Die Erfindung betrifft eine Vergasungseinrichtung zur Erzeugung eines entzündbaren Gases aus einem Feststoff, umfassend: eine Vergasungszone, in die über eine Einfüllöffnung der Feststoff einfüllbar ist, eine Oxidationszone zur Oxidation des erzeugten Gases ausgebildet ist, die mit der Vergasungszone zur Leitung des in der Vergasungszone erzeugten Gases in die Oxidationszone verbunden ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Vergasungsverfahren zur Erzeugung eines entzündbaren Gases aus einem Feststoff.

Vergasungseinrichtungen oder auch Vergaser oder Gaserzeuger der vorgenannten Bauart und Vergasungsverfahren werden dazu verwendet, um feste Stoffe, wie organische oder anorganische, kohlenstoffhaltige Materialien, insbesondere Holz, Pflanzen oder Pflanzenreste, insbesondere in pelletierter Form, in einem kontrollierten Verfahren möglichst vollständig zu vergasen, um hierdurch ein zündfähiges, insbesondere brennbares Gas zu erzeugen. Typischerweise wird dieses so erzeugte Gas in einem der Verga- sung nachgeschalteten Prozess verbrannt, um hierdurch Arbeit zu verrichten und beispielsweise einen Stromerzeuger zu betreiben.

Aus EP 1 865 046 A1 sind ein Vergaser und ein Vergasungsverfahren bekannt, welches in einem Schachtvergaser in einem dreistufigen Prozess durch Vergasung des Feststoffs, partielle Oxidation und thermische Aufspaltung des Gases und Reduktion ein zündfähiges Gas erzeugt. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme vollständig in die Offenbarung EP 1 865 046 A1 einbezogen. Nachteilig an dem in dieser Patentanmeldung offenbarten Stand der Technik ist, dass die Vergasung oftmals nur unvollständig gelingt und die in dem Feststoff liegende Energiemenge dadurch nicht vollständig ausgeschöpft wird. Ein weiterer Nachteil des solcherart vorbekannten Verfahrens bzw. Vergasers liegt darin, dass der Vergaser bei bestimmungsgemäßem Betrieb zur Verschmutzung neigt und hierdurch verhältnismäßig kurze Wartungsintervalle für seine regelmäßige Reinigung erforderlich sind.

Aus DE 1 037 051 , DE 198 46 805 und DE 102 58 640 sind weitere Vergasungsverfahren und Vergaser bekannt, welche dazu dienen, Feststoffe in ein zündfähiges Gas zu vergasen. Auch diese vorbekannten Verfahren weisen den Nachteil auf, dass sie die in dem Feststoff ruhende Energiemenge nicht vollständig in Form eines brennbaren Gases ausschöpfen, da der Vergasungsprozess darin nicht in einer optimalen Weise abläuft und dass eine regelmäßige Wartung in kurzen Zeitintervallen erforderlich ist, um die Funkti- onsfähigkeit der Vergaser bzw. die Wirksamkeit des Vergasungsverfahrens sicherzustellen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vergaser bzw. ein Vergasungsverfahren bereitzustellen, welches eine effizientere Vergasung eines Feststoffs erreicht. Es ist ein Ziel der Erfindung, die Zeitintervalle, die zwischen zwei notwendigen Wartungsinter- vallen bei bestimmungsgemäßem Verbrauch der Vergasungseinrichtung liegen, gegenüber dem Stand der Technik bei gleichbleibender Effizienz zu verlängern oder bei gesteigerter Effizienz zumindest beizubehalten, vorzugsweise zu verlängern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Vergasungszone in mehrere einander benachbarte Vergasungssektoren aufgeteilt ist, eine Temperaturmesseinheit vorhanden ist, die ausgebildet ist, um die in jeweils jedem Vergasungssektor herrschende Temperatur zu messen und die Temperaturmesseinheit signaltechnisch mit einer Steuerungseinheit gekoppelt ist, welche mit einer Luftzufuhreinrichtung signaltechnisch gekoppelt ist, die ausgebildet ist, um jedem Vergasungssektor individuell Luft zuzuführen, wobei die jeweils jedem Vergasungssektor zugeführte Luftmenge pro Zeiteinheit abhängig von der darin gemessenen Temperatur ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vergasungseinrichtung wird eine Vergasungszone bereitgestellt, die funktionell hinsichtlich der Temperaturführung und Luftzufuhr in zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei Vergasungssektoren aufgeteilt ist. Eine funktionelle Aufteilung kann beispielsweise erreicht werden, indem die Vergasungssektoren zwar nicht durch konstruktive Elemente voneinander getrennt sind, sondern stattdessen für jeden Vergasungssektor eine separate Luftzufuhr bereitgestellt ist und der Vergasungssektor im Wesentlichen oder zumindest in einem für die Temperaturführung maßgeblichen Anteil aus der für ihn bereitgestellten Luftzufuhr mit Luft versorgt wird. So kann eine zwar insgesamt zusammenhängende und nicht konstruktiv aufgeteilte Vergasungszone bereitgestellt sein, die aber quasi virtuell aufgrund der separaten Luftzufuhr in definierte Vergasungssektoren funktionell aufgeteilt ist.

Zusätzlich kann die Vergasungszone auch durch Trennelemente wie Trennwände oder dergleichen solcherart aufgeteilt sein, dass ein Übertritt von Feststoff und Gas aus einem Vergasungssektor in einen anderen Vergasungssektor nicht unmittelbar möglich ist, insbesondere nicht auf direktem Weg, so dass der Vergasungsprozess in jedem Vergasungssektor als weitestgehend isolierter Prozess stattfindet.

Erfindungsgemäß wird in jedem Vergasungssektor die dort herrschende Temperatur erfasst. Hierzu ist eine entsprechende Temperaturmesseinrichtung vorhanden, die beispielsweise mittels eines einzelnen Temperaturmessinstrumentes in aufeinanderfolgenden Messzyklen die Temperatur der einzelnen Vergasungssektoren misst oder welches mehrere Temperaturmessgeräte umfasst und jeweils ein Temperaturmessgerät einem Vergasungssektor zugeordnet ist. Die Temperaturmesseinrichtung ist signaltechnisch mit einer Steuerungseinheit gekoppelt, die dazu dient, die Temperatur in jedem Vergasungssektor in einem für die Vergasung optimalen Bereich einzustellen. Es ist zu verstehen, dass die Steuerungseinrichtung insbesondere einen geschlossenen Regelvorgang in einem Regelkreis regeln kann. Die Steuerungseinrichtung ist wiederum signaltechnisch mit einer Luftzuführungseinheit gekoppelt, die dazu ausgebildet ist, jedem Vergasungssektor Luft zuzuführen. Dabei kann jedem Vergasungssektor eine für die in diesem Vergasungssektor vorherrschenden Bedingungen ideale Luftmenge zugeführt werden oder in bestimmten Situationen keine Luft zugeführt werden. Grundsätzlich ist für den Fall, dass in einem Vergasungssektor eine zu niedrige Temperatur, d.h. eine Temperatur unterhalb der idealen Prozesstemperatur herrscht, eine Zufuhr von Luft oder eine verstärkte Zufuhr von Luft durch die Luftzuführungseinrichtung vorzusehen und im umgekehrten Falle, d.h. einer zu hohen, oberhalb der idealen Prozesstemperatur liegenden Temperatur in einem Vergasungssektor ist, die Luftzufuhr zu diesem Vergasungssektor zu reduzieren.

Anstelle einer Temperaturmesseinheit kann erfindungsgemäß auch eine andere Erfassungseinrichtung verwendet werden, welche einen direkten oder indirekten Rückschluss auf die Effizienz der Vergasungsvorgangs in dem jeweiligen Sektor zulässt, beispielswei- se eine Analysevorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung des Pyrolysegases oder Teilen davon.

Mit der erfindungsgemäß fortgebiideten Vergasungseinrichtung wird eine Vergasung eines Feststoffs in einer großen Vergasungszone erzielt, ohne dass hierbei der Nachteil auftritt, dass durch lokal bedingte Effekte, beispielsweise eine Ansammlung besonders großer und dichter Mengen von Feststoff in einem Bereich der Vergasungszone oder einer ungünstigen Luftzufuhr in einen Bereich der Vergasungszone die Vergasung ungünstig verläuft. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Vergasungszone in zumindest zwei, vorzugsweise mehrere Sektoren, beispielsweise vier sich jeweils über einen Umfangsabschnitt von 90° erstreckende Vergasungssektoren aufgeteilt wird und die Vergasung anhand der darin vorherrschenden Temperatur und deren Regelung bzw. Steuerung durch Luftzufuhr in jedem Vergasungssektor separat gesteuert bzw. geregelt wird. Grundsätzlich können die Vergasungssektoren gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang verteilt sein und zwei, drei, vier, fünf oder mehr Sektoren vorgesehen sein. Mittels einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oxidationszone bezogen auf ihren Querschnitt zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig von der Vergasungszone umgeben ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Oxidationszone zentral innerhalb der Vergasungseinrichtung angeordnet, indem sie in Bezug auf einen Querschnitt durch die Vergasungseinrichtung zumindest in einem Bereich, vor- zugsweise aber vollständig von der Vergasungszone umgeben ist. Hierdurch wird insbesondere eine ringförmige Vergasungszone um die Oxidationszone ausgebildet und folglich ein wirksamer Wärmeübergang von der Vergasungszone in die Oxidationszone und umgekehrt ermöglicht. Dabei ist zu verstehen, dass einerseits durch die Zufuhr von Pyrolysegas aus der Vergasungszone in die Oxidatlonszone ein konvektiver Wärmetransport stattfindet, durch die Umgebung der Oxidationszone mit der Vergasungszone aber darüber hinaus auch durch direkte Wärmeleitung ein Wärmetransport stattfinden kann. Insbesondere kann diese Ausführungsform solcherart verwirklicht werden, dass die Vergasungseinrichtung als Schachtvergaser ausgeführt ist und die Oxidationszone als zentral innerhalb des Schachtvergasers angeordnete Oxidationskammer ausgeführt ist, die von einer ringförmigen Vergasungszone umgeben ist.

Weiterhin ist es bevorzugt, die Vergasungseinrichtung der eingangs oder zuvor erläuterten Bauweise durch ein Luftzuführungsrohr fortzubilden, welches an seinem ersten Ende mit der Oxidationszone verbunden ist, insbesondere in die Oxidationszone hineinragt, und mit seinem anderen Ende mit einer Quelle für sauerstoffhaltige Luft verbunden ist. Diese Fortbildung ist sowohl in Verbindung mit der zuvor erläuterten, in mehrere benachbarte Vergasungssektoren aufgeteilten Vergasungszone und der hiermit in Verbindung stehenden Temperaturmesseinheit, Steuerungseinheit und Luftzufuhreinrichtung aus- führbar oder auch unabhängig und ohne eine solcherart aufgeteilte Vergasungszone, Temperaturmesseinheit, Steuerungseinheit und/oder Luftzufuhreinrichtung. Durch das Luftzuführungsrohr kann der Oxidationszone in wirksamer Weise Luft zugeführt werden, um die dortige Oxidation des Pyrolysegases auszuführen bzw. zu forcieren. Das Luftzuführungsrohr erstreckt sich dabei vorzugsweise ausgehend von einem oberen Ende der Vergasungseinrichtung in Längsrichtung, insbesondere entlang der Mittelachse der Vergasungseinrichtung, nach unten in Richtung der Oxidationszone.

Dabei ist es weiter bevorzugt, dass das Luftzuführungsrohr zumindest abschnittweise in einem Umhüllungsrohr angeordnet ist und ein Ringraum zwischen dem Luftzuführungsrohr und dem Umhüllungsrohr ausgebildet ist, der an seinem ersten Ende mit der Verga- sungszone verbunden ist und mit seinem anderen Ende mit einer Quelle für sauerstoffhaltige Luft verbunden ist.

Durch ein solches Umhüllungsrohr wird es ermöglicht, zusätzlich zu der Luft, die durch das Luftzuführungsrohr der Oxidationszone zugeführt wird, weiterhin Luft mit darin enthaltenem Sauerstoff in einen anderen Bereich, insbesondere in die Vergasungszone zuzu- führen. Dieser Fortentwicklung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass gerade dann, wenn Feststoffe einer effizienten Vergasung unterzogen werden sollen, es vorteilhaft ist, wenn die Luftzufuhr in einer ausgeglichenen und gleichmäßigen Weise erfolgt, d.h. es werden hohe lokale Strömungsgeschwindigkeiten vermieden, zugleich aber ein ausreichend hoher Volumenstrom bereitgestellt, um eine möglichst vollständige und effiziente Vergasung zu erzielen. Hierbei hat sich die Einbringung der Luft über mehrere Zuführungsquellen und -leitungen als besonders vorteilhaft erwiesen. Grundsätzlich kann der Vergasungszone, wie im Stand der Technik beschrieben, die zur Vergasung benötigte Luft von außen zugeführt werden, beispielsweise über mehrere von außen in die Vergasungszone hinein ragende Luftzutrittsrohre oder -düsen. Insbesondere dann, wenn aber die Vergasungszone sich über einen solchen Querschnitt erstreckt, dass hierbei Querschnittsanteile ebenfalls eine effiziente Vergasung erzielen sollen, die von dieser Luftzufuhr von außen beabstandet liegen, ist es vorteilhaft, eine weitere, in der Nähe dieser Querschnitt- sbereiche mündende Luftzufuhr bereitzustellen. Dies kann durch das Umhüllungsrohr wirksam erfolgen. Das Umhüllungsrohr kann grundsätzlich so angeordnet sein, dass es im Inneren der Vergasungseinrichtung verläuft, insbesondere, sofern die Vergasungseinrichtung als Schachtvergaser ausgebildet ist, entlang und parallel, vorzugsweise koaxial zur Längsachse des Schachtvergasers. Hierdurch wird eine Einbringung von Luft in einen zentralen Bereich der Vergasungszone, insbesondere in demjenigen Bereich der Vergasungszone, der unmittelbar an die Oxidationszone angrenzt, ermöglicht.

Dabei ist zu verstehen, dass dann, wenn die Vergasungszone in mehrere Vergasungssektoren aufgeteilt ist, auch das Umhüllungsrohr derart ausgestaltet sein, dass es separate Luftführungsleitungen aufweist, insbesondere in gleicher Anzahl wie der Anzahl der Vergasungssektoren, um die über den Ringraum zwischen Umhüllungsrohr und Luftzuführungsrohr geleitete Luft individuell den Bedürfnissen in dem jeweiligen Vergasungssektor anpassen zu können. Dies kann beispielsweise durch sich radial erstreckende Trennwände erreicht werden, durch welche der Ringraum in mehrere Ringraumsektoren aufgeteilt wird und diese Ringraumsektoren individuell mit einem Luftmassenstrom be- aufschlagt werden.

Grundsätzlich ist dabei weiterhin zu verstehen, dass unter dem Begriff„Luft" insbesondere Umgebungsluft verstanden werden kann, hierbei aber auch Gase oder Gasgemische zu verstehen sind, die von der Zusammensetzung der Umgebungsluft abweichen, insbesondere beispielsweise Gasgemische, die einen erhöhten Anteil von Sauerstoff enthalten oder Gasgemische, denen Anteile zugemischt werden, die als Katalysator wirken oder die besondere vergasungs- oder oxidationsfördernde Anteile enthalten oder Anteile, welche Ablagerungen innerhalb der Vergasungseinrichtung vermeiden, aufweisen. Bei diesen Anteilen kann es sich insbesondere um gasförmige Anteile handeln. Darüber hinaus können die Anteile aber auch in flüssiger Form, beispielsweise in Form eines Aerosols oder in fester Form, beispielsweise in Form eines Pulvers beigemengt werden. Insbesondere kann die zugeführte Luft in bestimmten Prozesssituationen mit Wasser oder Wasserdampf angereichert werden, um die Pyrolyse bzw. Vergasung oder Oxidati- on oder, wie nachstehend erläutert, Reduktion, vorteilhaft zu beeinflussen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der eingangs oder zuvor erläuterten Vergasungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Oxidationszone in einer Oxidations- kammer angeordnet ist, die von einer oder mehreren Wänden begrenzt ist, insbesondere gegenüber der Vergasungszone begrenzt ist, und dass zumindest Segmente dieser Wände, vorzugsweise alle Wände, bewegbar in Bezug auf die Vergasungszone geführt sind, insbesondere drehbar geführt sind. Hierbei ist zu verstehen, dass diese Fortbildung in Kombination mit der zuvor erläuterten Aufteilung der Vergasungszone in Vergasungssektoren und der Temperaturmesseinheit sowie der Steuerungseinheit und/oder der Luftzufuhreinrichtung oder ohne diese Aufteilung und Einheiten bzw. Einrichtungen ausgeführt sein kann, d.h. insoweit eine unabhängige Fortbildung einer Vergasungsein- richtung der eingangs erläuterten Bauweise darstellt.

Durch die Möglichkeit nach dieser Fortbildung, die Wände zumindest teilweise, insbesondere aber insgesamt zu bewegen, wird eine Relativbewegung zwischen den in der Vergasungseinrichtung gelagerten Feststoffen und den bewegten Wänden erreicht, wodurch der Aufbau einer an diesen Wänden anhaften Feststoffschicht, beispielsweise durch Niederschläge aus den Pyrolysegasen, wirksam verhindert werden kann. Diese sich aufbauenden Niederschläge bzw. Ablagerungen können einerseits die Effizienz der Vergasung herabsetzen, andererseits die genannte Funktionsweise der Vergasungseinrichtung beeinträchtigen oder stören. Insbesondere kann die Bewegung als Rotationsbewegung ausführt sein, beispielsweise um die Längsachse der Vergasungseinrichtung, insbesondere, wenn die Vergasungseinrichtung als Schachtvergaser ausgeführt ist. Es sind jedoch auch andere Bewegungsformen denkbar, beispielsweise translatorische Bewegungen. Die Bewegungsform kann einerseits eine kontinuierliche Bewegung in einer Richtung sein, abweichend hiervon sind aber in bestimmten Anwendungen auch reziproke, d.h. hin- und hergehende Bewegungsformen mit einer regelmäßigen Bewe- gungsrichtungsumkehr vorteilhaft.

Dabei kann, sofern ein Luftzuführungsrohr vorgesehen ist, insbesondere vorgesehen sein, dass die Wände beziehungsweise Wandsegmente mit dem Luftzuführungsrohr mechanisch gekoppelt sind zur Übertragung einer Bewegung, insbesondere einer Dreh- bewegung und vorzugsweise ein Aktuator bereitgestellt ist, der mit dem Luftzuführungsrohr gekoppelt ist zur Einbringung der Bewegung, bzw. der Drehbewegung. Durch diese mechanische Kopplung wird eine wirksame und konstruktiv zuverlässige Übertragung der Bewegung auf die Wand bzw. Wände erreicht, welche die Oxidationszone definieren bzw. begrenzen. Insbesondere kann über das Luftzuführungsrohr sowohl eine translatorische Bewegungsrichtung, beispielsweise in Längsrichtung einer als Schachtvergaser ausgeführten Vergasungseinrichtung oder einer rotatorischen Bewegung, beispielsweise um die Längsachse einer als Schachtvergaser ausgebildeten Vergasungseinrichtung realisiert werden oder eine hieraus zusammengesetzte Bewegungsform. Dabei ist es noch weiter bevorzugt, wenn an einer oder mehreren Wänden der Oxidati- onskammer ein oder mehrere Schaufelelemente angeordnet sind, welche sich von den Wänden ausgehend in die Vergasungszone erstrecken und ausgebildet sind, um durch Bewegung der Wand bzw. des Wandsegments, an dem sie befestigt sind, eine Förder-, Zerkleinerungs- oder Mischbewegung in dem Feststoff in der Vergasungszone zu bewir- ken. Solche Schaufelelemente, die beispielsweise in Gestalt von Paddeln, Stäben, Flügeln mit oder ohne einer Verwindung ausgeführt sein können, bewirken eine Vermischung und ggf. eine Zerkleinerung und/oder Förderung in dem Feststoffbereich, in den sie sich erstrecken, wenn sie sich relativ zu diesem bewegen. Die Schaufelelemente können zu diesem Zweck auf einer Ebene oder gestaffelt zueinander, beispielsweise entlang einer Schraubenlinie an der Außenfläche der Wände, welche die Oxidationszone begrenzen, angeordnet sein und hierbei insbesondere umfänglich um eine Längsachse einer als Schachtvergaser ausgeführten Vergasungseinrichtung angeordnet sein. Solche Schaufelelemente können sowohl bei einer translatorischen, insbesondere aber bei einer rotierenden Bewegung des Wandelements bzw. der Wand / Wände, an denen sie befes- tigt sind, zu einer homogeneren Zusammensetzung der Feststoffe im Bereich der Vergasungszone beitragen und hierdurch eine effizientere Vergasung erzielen.

Noch weiter ist zu bevorzugt, die erfindungsgemäße Vergasungseinrichtung fortzubilden durch eine Reduktionszone, weiche mit der Oxidationszone zur Zuleitung des in der Oxidationszone gebildeten Rohgases verbunden ist und ausgebildet ist, um das ihr zugeleitete Rohgas zu reduzieren. In der Reduktionszone kann insbesondere mithilfe von Koks, der aus der Vergasungszone in die Reduktionszone befördert wird und sich aus entgasten Feststoffresten zusammensetzt, ein Brenngas aus dem in der Oxidationszone aufbereitetem Pyrolysegas erzeugt werden. Hierbei kann weiterhin auch eine Filterung von Festbestandteilen durch den Koks in der Reduktionszone erzielt werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu können aber auch andere Verfahren zur Filterung, beispielsweise mittels Filterkerzen oder dergleichen vorgesehen sein.

Noch weiter ist es bevorzugt, die erfindungsgemäße Vergasungseinrichtung fortzubilden, indem sie umfasst: eine Anordnung der Vergasungszone und der Oxidationszone in einem Schachtvergaser, welcher eine am oberen Ende angeordnete Befüllungsöffnung zur Befüllung mit dem zu vergasenden Feststoff aufweist, in dem die Vergasungszone unterhalb der Befüllungsöffnung angeordnet ist und die Vergasungszone zumindest abschnittsweise ringförmig ausgebildet ist und die Oxidationszone umgibt, wobei die Oxidationszone vorzugsweise zentral in Bezug auf den Querschnitt des Schachtverga- sers angeordnet ist und ein bzw. das Luftzuführungsrohr sich ausgehend von der Oxidationszone entlang der Längsachse des Schachtvergasers erstreckt und drehbar gelagert ist zur Übertragung einer Drehbewegung auf eine die Oxidationszone begrenzende Wand oder mehrere die Oxidationszone begrenzende Wände.

Mit der so fortgebildeten Vergasungseinrichtung wird ein Schachtvergaser bereitgestellt, in dem eine Vergasungszone und eine Oxidationszone in benachbarter Lage solcherart zueinander angeordnet sind, das die Oxidationszone als zentrale Oxidationskammer ausgebildet ist und von der Vergasungszone umgeben und folglich von einer als Gehäuse dienenden Außenwand des Schachtvergasers beabstandet ist. Der Schachtvergaser kann insbesondere zylindrisch, d.h. im Querschnitt rund ausgeführt sein, wodurch eine durch runde Seitenwände begrenzte, ringförmige Vergasungszone sich darin ausbilden lässt. In anderen Ausführungsformen sind jedoch auch andere geometrische Gestaltungen des Schachtvergasers, beispielsweise mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt vorteilhaft, in diesem Fall wird die ringförmige Vergasungszone durch entsprechend ausgebildete, zusammenhängende Spaltabschnitte zwischen der das Gehäu- se bildenden Außenwand des Schachtvergasers und den die Oxidationszone begrenzenden Wänden definiert. Grundsätzlich ist hierbei zu verstehen, dass im Schachtvergaser eine durch Schwerkraft bedingte, insbesondere ausschließlich durch Schwerkraft erzeugte Beförderung der Feststoffe von einer oberen Einfüllöffnung für frisches, unvergastes Material und einer unteren Ausfuhröffnung für entgastes Material (Koks) bewirkt wird, wobei eine durch Schaufelelemente, wie zuvor beschrieben, bewirkte lokale Vermischung oder Förderung des Feststoffes in oder entgegen der Schwerkraftrichtung hierbei von der Erfindung mitumfasst ist und auch unter einer generellen schwerkraftbedingten Beförderung des Feststoffs verstanden wird. Die Ausführungsform als Schachtvergaser nach dieser Fortbildung kann insbesondere mit den zuvor erläuterten Merkmalen, wie beispielsweise dem Luftzuführungsrohr, dem hierzu angeordneten Umhüllungsrohr zur Zuführung von Luft in den innenliegenden Bereich der Vergasungszone und / oder der Aufteilung der Vergasungszone in mehrere Vergasungssektoren mit einer entsprechenden Temperaturmesseinheit, Steuerungseinheit und Luftzuführungseinrichtung fortgebildet werden. Dabei ist zu verstehen, dass die Ausbildung als Schachtvergaser sich insbesondere dazu eignet, um mit den im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und / oder 3 und / oder 5 definierten Fortbildungen in isolierter Weise oder kombinierter Weise fortgebildet werden kann und hierbei auch entsprechende Fortbildungen nach den weiteren Unteransprüchen vorgesehen werden können.

Dabei ist es bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform als Schachtvergaser besonders bevorzugt, eine Reduktionszone vorzusehen, die unterhalb der Vergasungszone angeordnet ist und den direkten Übertritt von Feststoff aus der Vergasungszone in die Reduktionszone ermöglicht und vorzugsweise ein Abschnitt der Oxidationszone so angeordnet ist, dass er die Vergasungszone in Strömungsrichtung des erzeugten Gases von der Reduktionszone trennt. In dieser Reduktionszone kann, wie zuvor erläutert, aus dem pyrolisierten und oxidierten bzw. gecrackten Rohgas aus der Oxidationszone ein Brenngas zur Erzeugung und hierbei eine zusätzliche Filterwirkung zu erzielen. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass die Reduktionszone zur Aufnahme von pyrolisier- tem Feststoff aus der Vergasungszone ausgebildet ist und so angeordnet ist, dass der pyrolisierte Feststoff durch Schwerkraftwirkung aus der Vergasungszone in die Reduktionszone gelangt und am unteren Ende der Reduktionszone ein bewegliches Rost angeordnet ist zur Siebung der in der Reduktionszone nach unten fallenden Asche. Mit dieser Fortbildung wird eine besonders wirksame Reduktion in der Reduktionszone erzielt. Weiterhin ist zu verstehen, dass der Rost einerseits translatorisch reziprok oder kontinuierlich rotierend bewegbar ist, um ein Durchfallen von kleinen Koks- und Ascheanteilen in eine darunterliegende Kammer zu befördern, andererseits der Rost auch vertikal beweglich sein kann, um hierdurch die Höhe der Reduktionszone zu verändern und an den Prozessablauf bzw. die zugeführten Feststoffe anpassen zu können.

Die erfindungsgemäße Vergasungeinrichtung kann weiter fortgebildet werden durch eine Druckmessvorrichtung, die zur Messung einer Druckdifferenz über zumindest einen Teil des Strömungsweges des erzeugten Gases innerhalb der Vergasungseinrichtung ausge- bildet und mit einer Steuerungseinrichtung signaltechnisch gekoppelt ist, die mit einem Aktuator zur Bewegung eines Rostes signaltechnisch gekoppelt ist, der bei Bewegung Feinanteile aus der Feststoffschüttung innerhalb der Reduktionszone in einen Sammelraum abführt, wobei die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um den Aktuator zu betätigen, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz überschritten wird und vorzugsweise ausgebildet ist, die Aktuatorbetätigung zu beenden, wenn eine niedrigere, vorbestimmte Druckdifferenz unterschritten wird. Mit dieser Fortbildung wird eine druckabhängige Abfuhr der Feinanteile innerhalb der Feststoffschüttung bewirkt und damit ein effizienter Betrieb erreicht. Die Druckdifferenz kann dabei insbesondere über den gesamten strö- mungsweg ausgehend von der Umgebungsluft, die als Frischluft in den Vergaser eintritt bis zu der Austrittsöffnung für das fertig aufbereitete Brenngas aus dem Vergaser gemessen werden.

Mit dieser Fortbildung wird ein Betriebsverfahren ermöglicht, bei dem eine Druckdifferenz über zumindest einen Teil des Strömungsweges des erzeugten Gases gemessen wird und ein Rost mittels eines Aktuators bewegt wird, um Feinanteile aus der Reduktionszone abzuführen, wenn die gemessene Druckdifferenz einen vorbestimmten Wert überschreitet und vorzugsweise die Bewegung des Rostes beendet wird, wenn die Druckdifferenz einen kleineren, vorbestimmten Wert unterschreitet.

Es ist zu verstehen, dass diese Ausführungsform als Vorrichtung oder Verfahren auch unabhängig von der Aufteilung der Entgasungszone in mehrere Sektoren und die entsprechenden separaten Luftzufuhreinrichtungen und Temperaturmesseinrichtungen und die hierzu entsprechende Verfahrensführung ausgeführt werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Vergasungsverfahren zur Erzeugung eines entzündbaren Gases aus einem Feststoff, mit den Schritten: - Zuführen von Feststoff in eine Vergasungszone,

Vergasen des Feststoffes in der Vergasungszone mittels Pyrolyse bzw. Vergasung,

Zuführen des in der Vergasungszone erzeugten Pyrolysegases in eine Oxidations- zone, Zufuhr von Luft in die Oxidationszone und Wandeln des Pyrolysegases in einem unterstöchiometrischen Prozess mittels Teiloxidation und Spaltung in der Oxidationszone in ein Rohgas,

Zuführen des Rohgases aus der Oxidationszone in eine Reduktionszone,

- Zuführen von teilweise oder vollständig pyrolysiertem Feststoff in die Reduktionszone,

Reduzieren des oxidierten Pyrolysegases in der Reduktionszone mittels des pyro- lysierten Feststoffes in ein Brenngas, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Vergasung in mehreren Vergasungssektoren der Vergasungszone stattfindet, die Temperatur jedes Vergasungssektors gemessen wird und jedem Vergasungssektor Luft in einem Volumenstrom der abhängig von der jeweils darin gemessenen Temperatur ist, zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Vergasungsverfahren kann insbesondere mit der zuvor erläuterten Vergasungseinrichtung ausführt werden und zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine besonders wirksame Prozesssteuerung in der Vergasungszone, indem diese in einzelne Prozesskammern in Form der Vergasungssektoren aufgeteilt wird und in diesen Vergasungssektoren eine separate Temperaturüberwachung und -Steuerung bzw. -regelung erfolgt, eine besonders effiziente Vergasung erzielt wird.

Das Vergasungsverfahren kann alternativ oder zusätzlich zu dieser Aufteilung der Verga- sungszone in Vergasungssektoren fortgebildet werden, indem die Oxidationszone in einer Kammer angeordnet ist, die von einer oder mehreren Wänden begrenzt ist, die bewegt, insbesondere rotiert werden. Durch diese Bewegung, insbesondere Rotation wird die Bildung von Ablagerungen auf den Wänden bzw. der Wand der Oxidationskam- mer verhindert oder zumindest reduziert. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass an der oder den bewegten Wänden Schaufelelemente angeordnet sind, die sich in die Vergasungszone erstrecken und mittels der Schaufelelemente der Feststoff mechanisch gemischt zerkleinert und / oder gerührt wird. Mittels solcher Schaufelelemente wird eine wirksamen Durchmischung der Feststoffe im Bereich der Vergasungszone erreicht und hierdurch die Vergasung effizienter gestaltet. Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen Vergasungsverfahren weiterhin alternativ zu der Aufteilung der Vergasungszone in mehrere Vergasungssektoren oder in Kombination hiermit und alternativ oder in Kombination mit der Ausgestaltung der Oxidationszone mit bewegten Begrenzungswänden bevorzugt vorgesehen, dass der Oxidationszone über ein Luftzuführungsrohr Luft zugeführt wird und der Vergasungszone über ein das Luftzuführungsrohr umgebendes Umhüllungsrohr Luft zugeführt wird und dass die Wand bzw. Wände der Oxidationszone vorzugsweise mittels des Luftzuführungsrohr in Rotation versetzt werden. Mit dieser Fortbildungsform wird eine besonders effiziente Luftzufuhr in die Vergasungszone erreicht, indem nicht nur, wie im Stand der Technik vorgesehen, die Luftzufuhr von außen über die Außenwände der Vergasungseinrichtung erfolgt, sondern zusätzlich auch eine Luftzufuhr von innen und in den innen liegenden Bereich der Vergasungszone stattfindet. Hierbei ist insbesondere dann, wenn die Vergasungszone in mehrere Vergasungssektoren aufgeteilt ist, zu verstehen, dass das Umhüllungsrohr und der dadurch ausgebildete Ringraum zwischen Umhüllungsrohr und Luftzuführungsrohr auch in mehrere Umfangssektoren aufgeteilt werden kann, um hierdurch die Luft in den einzelnen Vergasungssektoren individuell regelbar und unabhängig voneinander zuführen zu können und die einzelnen Umfangsabschnitte des Ringraums zu diesem Zweck an eine entsprechende individuell regelnde Luftzuführungseinrichtung anschließt. In diesem Zusammenhang kann insbesondere eine entsprechend individuelle Erfassung der Temperaturen in den einzelnen Vergasungssektoren und eine in Abhängigkeit dieser Messgrößen erfolgende Steuerung / Regelung der Luftzufuhr zu den einzelnen Vergasungssektoren erfolgen, wobei zu verstehen ist, dass diese individuelle Luftzufuhr einer- seits durch die von außen zugeführte Luft in die einzelnen Vergasungssektoren, andererseits durch die von innen zugeführte Luft in die Vergasungssektoren oder durch beide Zuführungsmaßnahmen erfolgen kann.

Die Erfindung wird im Weiteren näher durch beispielhafte, nicht beschränkende bevorzugte Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vergasungseinrichtung.

Fig.2 eine schematische, teilweise längsgeschnittene schematische Seitenansicht eines Details einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verga- sungseinrichtung und eine entlang der Linie A-A in Fig. 2 quergeschnittene schematische Draufsicht eines Details der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vergasungseinrichtung. Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 ist ein Schachtvergaser dargestellt, welcher durch ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 10 mit einer umlaufenden Gehäusewandung zur Umgebung hin begrenzt wird. Am oberen Ende ist ein Deckel 1 1 angeordnet und verschließt die Oberseite des Gehäuses mit Ausnahme einer zentralen Durchtrittsöff- nung 12. Durch die Durchtrittsöffnung 12 ist ein Luftzuführungsrohr 20 und ein dieses Luftzuführungsrohr umgebendes Umhüllungsrohr 30 geführt. Das Luftzuführungsrohr 20 und das Umhüllungsrohr 30 erstrecken sich zentral in Längsrichtung entlang der Mittellängsachse 13 des Vergasers.

Eine Einfüllöffnung 40, die mittels eines Deckels 41 verschließbar ist und an die sich ein von oben nach unten abfallender, in Bezug auf die Mittellängsachse 13 schräg verlaufender Kanal 42 anschließt, ist im oberen Bereich des Vergasers angeordnet und dient der Zuführung von Feststoff. Der Kanal 42 mündet in eine Vergasungszone 50, in welcher Feststoff platziert und einer Pyrolyse unterzogen wird.

Die Vergasungszone 50 ist zwischen der Außenwandung 10 des Vergasers und einer zentralen Oxidationskammer 60 angeordnet und wird durch eine zylindrische Wandung 61 von der Oxidationszone 60 getrennt. Hierdurch ist die Vergasungszone 50 ringförmig ausgestaltet und umschließt in einem horizontalen Querschnitt allseitig die Oxidationszone 60.

In die Vergasungszone 50 wird über Luftzutrittsdüsen 71 a,c 72a,c, die in radialer Rich- tung zur Mittellängsachse 13 verlaufen und in einer umlaufenden Reihe in die Gehäusewand 10 eingebracht sind, Luft mit einem Sauerstoffgehalt eingeblasen. Die Luftzuführungsrohre 71a,c 72a,c sind in insgesamt zwei Ebenen angeordnet und über den Umfang des Vergasers gleichmäßig verteilt.

Die Luftzutrittsdüsen 71 a,c sind von einem außen am Gehäuse 10 angesetzten Ringka- nal 75a, c umgeben, über den die Luft umfänglich auf alle Luftzutrittsdüsen verteilt wird. In den Ringkanal 75a,c wird Luft von außen über Öffnungen 76a, c eingeführt. In gleicher Weise sind die Luftzutrittsdüsen 72a,c von einem außen am Gehäuse 10 angesetzten Ringkanal 77a, c umgeben, in den Luft über Öffnungen 78a, c eintreten kann und über den die Luft umfänglich auf alle Luftzutrittsdüsen 71 a,c 72a, c verteilt wird. Zwischen dem Luftzuführungsrohr 20 und dem Umhüllungsrohr 30 ist ein Ringraum 31 ausgebildet, durch den ebenfalls Luft geführt wird, welche über ein Luftzutrittsrohr 32 dem Ringraum 31 von einer Luftquelle zugeführt wird. Aus diesem Ringraum 31 tritt die Luft in insgesamt vier umfänglich verteilte und um 90° zueinander versetzte Luftrohre 33, 34 ein, die sich radial von dem Ringraum 31 ausgehend nach außen erstrecken. Aus den Luftrohren 33, 34 tritt die Luft am äußeren Ende aus und wird schräg nach unten in die ringförmige Vergasungszone 50 abgelenkt. Hierdurch wird der Vergasungszone 50 einerseits von außen über die Luftzutrittsdüsen 71 a,c, 72a,c Luft zugeführt und anderer- seits von innen über die Luftrohre 33, 34 Luft zugeführt, was zu einer gleichmäßigen Durchsetzung der Feststoffe in der Vergasungszone 50 mit Luft führt.

Oberhalb der Luftrohre 33, 34 ist die Oxidationszone 60 durch einen kegelförmigen Gehäuseabschnitt 62, der von oben nach schräg unten abfällt, abgedeckt, wodurch die Zufuhr von Feststoffen aus dem Zuführungskanal 42 in die Vergasungszone 50 alleine aufgrund Schwerkraft erleichtert wird.

Mittels Temperatursensoren, die in Öffnungen 51 a, c und 52a, c eingesetzt sind, wird die Temperatur in der Vergasungszone gemessen.

Das in der Vergasungszone 50 durch Pyrolyse gewonnene Pyrolysegas tritt durch Öffnungen 63 a-d, die auf einer horizontalen Ebene umfänglich über eine zylindrische Gehäusewandung 61 verteilt sind, in die Oxidationszone ein. In der Oxidationszone wird das Rohgas unterstöchiometrisch durch partielle Oxidation und ein thermisches Cracken in kurze Kohlenstoffketten bei einer Temperatur von etwa 1000°C oder mehr umgewandelt. Hierzu wird über das Luftzuführungsrohr 20 der Oxidationszone über einen Luftzutrittskanal 21 Luft als Oxidationsmittel zugeführt, die aus mehreren umfänglich am unteren Ende des Luftzuführungsrohr 20 verteilten Öffnungen 22 austritt. Am unteren Ende des Luftzutrittsrohres ist eine stirnseitige axiale Öffnung 23 angeordnet, die zur Aufnahme eines oberen Temperatursensors dient.

Die in der Vergasungszone 50 pyrolysierten Feststoffe rutschen schwerkraftbedingt nach unten weiter und werden durch von schräg außen nach unten innen angeordnete koni- sehe Ablenkbleche in eine innen liegende, zylindrisch begrenzte Reduktionszone 80 befördert. Auch diese Beförderung erfolgt alleinig durch Schwerkrafteinfluss. Das in der Oxidationszone partiell oxidierte und thermisch gecrackte Rohgas wird über einen Abzugskanal 90, welcher in die Gehäusewandung 10 am unteren Ende des Vergasers eingesetzt ist, abgezogen. Die gesamte Gasströmungsführung innerhalb des Vergasers wird alleine durch einen am Abzugskanal 90 angelegten Unterdruck bewirkt, mit dem das Brenngas aus dem Vergaser abgezogen wird.

Die Temperatur in der Vergasungszone wird mittels Temperatursensoren gemessen, die in Öffnungen 51 a, c eingesetzt sind. Insgesamt sind vier um 90° versetzte Öffnungen 51 a-d vorgesehen (die Öffnungen 51 b,d liegen außerhalb der Schnittebene und sind nicht sichtbar bzw. von der Oxidationszone verdeckt). Mittels der Temperatursensoren in den Öffnungen 51 a-d kann die Temperatur in den Entgasungssektoren separat gemessen werden, wie nachstehend anhand Fig. 3 näher beschrieben. Mittels eines Temperatursondenrohres 65, dass sich von außen in den unteren, von der Luftzufuhr über das Luftzuführungsrohr 20 beabstandeten Bereich der Oxidationszone 60 erstreckt, kann mittels einer Temperatursonde die Temperatur in der Oxidationszone gemessen werden. Die so gemessene Temperatur stellt einen zuverlässigen wert für die Prozesstemperatur in der Oxidationszone dar und wird zur Steuerung/Regelung der Zufuhr des Oxidationsmittels, also hier der Luft, mittels einer Steuerungseinrichtung in die Oxidationszone als Eingangsgröße genutzt.

Auf dem Weg von der Oxidationszone 60 zu dem Abzugsrohr 90 durchströmt das partiell oxidierte und thermisch gecrackte Rohgas den oberhalb eines Rostes 100 befindlichen Koks, der aus dem in der Vergasungszone 50 vergasten Feststoff entsteht und nach unten fällt. Hierdurch wird das Rohgas durch den auf dem Rost 100 gelagerten, voll entgasten Koks hindurchgeführt und hierbei gefiltert und chemisch reduziert. Das dann letztlich durch die Öffnung 90 abgezogene Rohgas ist folglich von hoher Qualität und äußerst teerarm.

Der Rost 100 ist mittels Rollen 101 für eine translatorische reziproke Bewegung geführt und kann mittels eines Stabes 102 an einen entsprechenden Aktuator angekoppelt werden. Die Bewegung des Rostes bewirkt ein Durchfallen von feinen Ascheresten und - teilchen in einen Sammelraum 103. Die Rostbewegung wird in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz gesteuert. Die Druckdifferenz wird aus dem Unterdruck am Abzugskanal 90 und dem Umgebungsdruck berechnet. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Druck- differenz wird eine Rostbewegung durchgeführt, bis die Druckdifferenz unter einen niedrigeren, vorbestimmten Wert abgesunken ist.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform. Zu erkennen ist eine Oxidationszone 160, die durch eine zylindrische Wandung 161 begrenzt wird. Wie auch bei der ersten Ausführungsform ist die Oxidationszone 160 an ihrem oberen Ende durch eine kegelförmige Gehäusewand 162 begrenzt, in welcher ein Luftzuführungsrohr 120 und ein dieses umhüllendes Umhüllungsrohr 130 eingesetzt ist. Auch in diesem Fall ist das Luftzuführungsrohr und das Umhüllungsrohr drehbar gelagert und kann sich um die Längsachse 1 13 des Vergasers drehen. Hierdurch wird sowohl die Gehäusewandung 162 als auch die Gehäusewandung 161 in Rotation um die Mittellängsachse 113 versetzt, was eine Ablagerung von Pyrolysegasbestandteilen und die Bildung von sich aufbauenden Schichten auf diesen Wandungen verhindert.

Darüber hinaus sind an der zylindrischen Gehäusewandung 161 mehrere Schaufeln 164 a-f befestigt. Jede Schaufel 164 a-f erstreckt sich ausgehend von der Gehäusewandung 161 ! radial nach außen und durchdringt daher die Vergasungszone. Die Schaufeln 164 a-f sind vertikal gestaffelt zueinander entlang einer Schraubenlinie an der Gehäusewandung 161 befestigt. Bei Rotation des Gehäuses 161 bewirken die Schaufeln 164 a-f eine Durchmischung und Auflockerung mittels einer Aufwärtsbeförderung des in ihrem Bereich angeordneten Feststoffs in der Vergasungszone und erzeugen hierdurch eine homogene und effiziente Vergasung dieses Feststoffs.

Die Luftzutrittsdüsen 171 a, c, 172a,c sind oberhalb der Ebene angeordnet, in der die obersten Schaufeln 164 a-f liegen und führen dort von außen Luft in die Vergasungszone zu. Zusätzlich wird, wie bereits zuvor beschrieben, von innen über den Ringraum zwi- sehen Umhüllungsrohr 130 und Luftzuführungsrohr 120 Luft zugeführt.

In Fig. 3 ist ein horizontaler Querschnitt durch den Vergaser auf Höhe der Öffnungen in der Oxidationskammerwandung 61 bzw. 161 und der Luftzutrittsdüsen 171 a,c gezeigt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, tritt aus einem Ringkanal 175 a-d durch eine Vielzahl von radial in der Gehäusewandung 1 10 ausgebildeten Öffnungen 171 a-d Luft in die Verga- sungszone 150a-d ein.

Der Ringkanal ist in vier Ringkanalsektoren 175a-d mittels sich radial erstreckenden Trennwänden 179a-d unterteilt, die in Umfangsrichtung um 90° voneinander beabstandet sind. In jeden Ringkanalsektor 175a-d kann über jeweils eine Luftzutrittsöffnung 176a-d Luft eintreten und diese Luftzufuhr kann hinsichtlich ihrer Menge individuell für jeden Ringkanalsektor 175a-d gesteuert werden.

Aus den Ringkanalsektoren 175a-d tritt die Luft über jeweils jedem Ringkanalsektor entsprechend zugeordnete Luftzutrittsdüsen 171 a-d in die Vergasungszone ein. Hierdurch wird eine hinsichtlich der Luftzufuhr und folglich der Temperaturführung funktionelle Trennung der Vergasungszone in vier Vergasungssektoren 150a-d bewirkt. In jedem Vergasungssektor wird die Temperatur individuell gemessen und die Luftzufuhr entsprechend gesteuert oder geregelt. In Abhängigkeit von der solcherart gemessenen Temperatur wird mittels eines Steuerungsgerätes 155 die Luftzufuhr zu jedem Vergasungssektor individuell über eine entsprechende Drossel geregelt. Bei einer zu niedrigen Tempera- tur für eine optimale Pyrolyse wird die Luftzufuhr erhöht, bei einer zu hohen Temperatur für eine optimale Pyrolyse wird die Luftzufuhr gedrosselt. Es ist zu verstehen, dass für jeden separat zu steuerenden Vergasungssektor eine separate Temperaturmesssonde und eine separat zu steuernde Luftzufuhreinrichtung vorgesehen ist. Die Steuerung/Regeölung kann über einzelne oder eine gemeinsame elektronische Steuer/Regeleinheit erfolgen.

Aus den Vergasungssektoren 150a-d tritt das Pyrolysegas über Öffnungen 163 in die zentrale Oxidationszone 160 ein und wird dort durch eine partielle Oxidation und thermische Crackung gewandelt. Von dort tritt das Rohgas nach unten in die Reduktionszone ein und wird über das Abzugsrohr aus dem Vergaser abgezogen.