Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermo-chemischen Behandlung von Vergasungsma terial, bei welchem der Eintrag von externer Wärmemenge für den thermo-chemischen Be handlungsvorgang reduziert wird.

Es ist grundsätzlich bekannt, einem Pyrolyse-Reaktor direkt eine entsprechende externe Wär memenge mittels einer dazu vorgesehenen Heizvorrichtung zuzuführen, um das thermo-che- misch zu behandelnde Vergasungsmaterial im Reaktor-Innenraum zu behandeln und dabei in Pyrolysekoks und Pyrolysegas zu zersetzen. Zumeist wird die Heizvorrichtung mit elektri schem Strom oder einem brennbaren Gas, wie z.B. Erdgas, zur Erzeugung oder Breitstellung der erforderlichen Wärmemenge versorgt. Der primäre Energieaufwand zur Erzeugung oder Breitstellung der erforderlichen Wärmemenge ist dabei sehr hoch.

Die WO2019054868A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Synthesegasgemi sches aus einer festen Biomassezufuhr, wobei das das Synthesegasgemisch Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfasst. Die Biomasse wird aus einem Biomassetank abgegeben und einem Drehrohrofen zugeführt. Die im Drehrohrofen erforderliche Wärme wird durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf und durch partielle Oxidation der Kohlenwasserstoffgasfraktion mit dem Sauerstoff bereitgestellt. Am Ende des Drehrohrofens werden die Kohleteilchen durch Gravitation von der Gasfraktion getrennt, wobei die Feststoffe aus einem Auslass in ein Gefäß fallen und die Gasfraktion dieses Gefäß über das Gasauslassrohr verlässt.

Die W02020055254 Al mit dem internationalen Veröffentlichungstag am 2020-03-19 be schreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Verkohlungsprodukts durch Pyrolyse oder milder Vergasung einer festen Biomassebeschickung in Form von Pellets, bei dem eine Gasfraktion erhalten wird, die Wasserstoff, Kohlenmonoxid und eine Mischung gasförmiger organischer Verbindungen und eine feste Fraktion umfasst. Die Pyrolyse oder die milde Vergasung wird bei einer Temperatur zwischen 500 und 800 °C durchgeführt. Die Pellets werden mittels einer mit Armen versehen rotierenden Achse in axialer Richtung ausgehend von einem Feststoffe inlass zu einem Feststoffauslass bewegt. Die W02009115549A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas aus Biomasse. Die Vorrichtung besteht aus zwei Reaktoren. Im ersten Reaktor wird die eingebrachte Biomasse in Pyrolysekoks und Pyrolysegas durch Zufuhr einer Wärme menge oder durch partielle Oxidation zerlegt. Der Pyrolysekoks wird in die Wirbelschicht ei nes Synthesegasreaktors eingebracht. Das Pyrolysegas wird als Wirbelgas für die Wirbel schicht des Synthesegasreaktors genutzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über winden und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels dem der primäre Energieaufwand für die thermo-chemische Behandlung des Vergasungsmaterials reduziert werden kann und trotzdem ein zufriedenstellendes Behandlungsergebnis erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur thermo-chemischen Behandlung von Vergasungsma terial, wie z.B. Biomasse, Hausmüll, Gewerbemüll, Kunststoffe, Kunststoffverbunde, vorge sehen. Bei dem Verfahren sind zumindest folgende Schritte durchzuführen:

Bereitstellen zumindest eines als Schneckenreaktor ausgebildeten Pyrolyse-Reak tors mit einem Reaktorgehäuse, welches Reaktorgehäuse hohlzylindrisch ausgebil det ist, einen Reaktor- Innenraum umgrenzt und eine Längsachse definiert, einer Heizvorrichtung, mittels welcher Heizvorrichtung eine erste Wärme menge in den Reaktor- Innenraum eingebracht und dieser unmittelbar zur thermo-chemischen Behandlung des Vergasungsmaterials beheizt wird, und mit zumindest einer im Reaktor- Innenraum des Reaktorgehäuses befindli chen Fördervorrichtung, welche Fördervorrichtung als Förderschnecke mit zumindest einem Schneckensteg ausgebildet und drehbar am Reaktorgehäuse gelagert ist,

Bereitstellen einer Zufuhreinheit mit zumindest einer in den Reaktor- Innenraum einmündenden Einfüllöffnung zum Zuführen des Vergasungsmaterials in den Pyrolyse-Reak tor,

Bereitstellen einer Abfuhreinheit mit zumindest einer aus dem Reaktor-Innenraum ausmündenden Abfuhröffnung zum Abführen des behandelten Vergasungsmaterials nach des sen thermo-chemischen Behandlung im Reaktor-Innenraum des Pyrolyse-Reaktors, Bereitstellen des zu behandelnden Vergasungsmaterials, Zuführen des bereitgestellten und zu behandelnden Vergasungsmaterials in den Reaktor- Innenraum mittels der Zufuhreinheit, thermo-chemische Behandlung des Vergasungsmaterials im Reaktor-Innenraum zumindest mittels der von der Heizvorrichtung bereitgestellten ersten Wärmemenge (QExt),

Zusätzliches Zuleiten eines gasförmigen Oxidationsmittels in den Reaktor-Innen raum während der thermo-chemischen Behandlung des Vergasungsmaterials pro Zeiteinheit, wobei eine unterstöchiometrische Umsetzung des Vergasungsmaterials durchgeführt wird und bei der unterstöchiometrische Umsetzung des Vergasungsmaterials eine zweite Wärmemenge (Qint) zusätzlich zu der ersten Wärmemenge (QExt) erzeugt wird, und dabei das Vergasungs material in einem überwiegenden Anteil in Pyrolysekoks und Pyrolysegas zersetzt wird, und wobei das zu behandelnden Vergasungsmaterial mittels der Fördervorrichtung von einem Be schickung sbereich zu einem Abfuhrbereich gefördert wird,

Abführen des Pyrolysekokses und Ableiten des Pyrolysegases aus dem Reaktor- Innenraum des Pyrolyse-Reaktors mittels der Abfuhreinheit, wobei weiters noch vorgesehen ist, dass die zugeleitete Menge des gasförmigen Oxidationsmittels pro Zeiteinheit so eingestellt wird, dass bei dieser Oxidationsmittel-Menge die unterstöchiometrische Umset zung des Vergasungsmaterials mit einem Lambdawert ausgewählt aus einem Wertebereich mit einer unteren Grenze von 0,01 und einer oberen Grenze von 0,5 erfolgt, und dass die von der Heizvorrichtung bereitgestellte erste Wärmemenge (QExt) pro Zeiteinheit maximal um den Betrag der zweiten Wärmemenge (Q _M ) reduziert wird.

Vorteilhaft ist bei den hier gewählten Verfahrensschritten, dass durch die begrenzte zusätzli che Zufuhr des gasförmigen Oxidationsmittels eine unterstöchiometrische partielle Verbren nung des zu behandelnden Vergasungsmaterials innerhalb des Pyrolyse-Reaktors erfolgt. Da mit wird in Abhängigkeit von der zugeleiteten Menge des gasförmigen Oxidationsmittels pro Zeiteinheit durch den internen partiellen Oxidationsvorgang eine gewisse zweite Wärme menge (Q _M ) im Reaktor-Innenraum des Pyrolyse-Reaktors bereitgestellt. Die von der Heiz vorrichtung bereitgestellte ersten Wärmemenge (Q _Ext ) wird reduziert, um eine zu hohe Be handlungstemperatur des Vergasungsmaterials zu verhindern. Aufgrund der durch den partiel len Oxidationsvorgang breitgestellten zweiten Wärmemenge (Q _M ) wird so in einem gewissen Ausmaß der Energiebedarf zur Bereitstellung oder Erzeugung der ersten Wärmemenge (Q _Ext ) reduziert. Das Ausmaß der unterstöchiometrischen Umsetzung des Vergasungsmaterials wird mittels des Lambdawerts in den vorgegebenen Grenzen ermittelt.

Da die von der Heizvorrichtung bereitgestellte erste Wärmemenge pro Zeiteinheit maximal um den Betrag der zweiten Wärmemenge reduziert wird wird damit eine maximale Energie einsparung für die Bereitstellung und Erzeugung der ersten Wärmemenge mittels der Heizvor richtung erzielt. Weiters wird damit aber auch die im Reaktor- Innenraum herrschende Be handlungstemperatur in gewissen Grenzen auch über eine längere Zeitdauer konstant gehal ten. Es wird so weiters eine zu hohe Behandlungstemperatur verhindert.

Eine weitere vorteilhafte Vorgehens weise ist dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Oxidationsmittel vollständig verbrannt wird und das abgeleitete Pyrolysegas frei von Sauer stoff (O2) ist. Damit kann sichergestellt werden, dass im abgeleiteten Pyrolysegas kein zusätz licher freier Sauerstoff mehr enthalten ist und das dem Reaktor- Innenraum zugeleitete gasför mige Oxidationsmittel vollständig verbrannt und umgesetzt worden ist.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher das gasförmige Oxidationsmittel aus der Gruppe von Luft, Sauerstoff (O2), Distickstoffmonoxid (N2O) ausgewählt wird. Damit kann auf unterschiedliche zu behandelnde Vergasungsmaterialien Bedacht genommen wer den.

Eine andere Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, wenn das gasförmige Oxidationsmit tel mit einem Überdruck gegenüber dem im Reaktor- Innenraum herrschenden Druck mit zu mindest einem Druckwert ausgewählt aus einem Druck-Wertebereich mit einer unteren Grenze von 1 mbar, bevorzugt 2 mbar, und einer oberen Grenze von 30 mbar, bevorzugt von 15 mbar, dem Reaktor- Innenraum zugeleitet wird. Durch den gewählten minimalen Über druck bezüglich des im Reaktorgehäuse herrschenden Innendrucks kann so einerseits eine si chere konstante Zuleitung des gasförmigen Oxidationsmittels in den Reaktor- Innenraum und andererseits eine gerichtete Abströmrichtung des Pyrolysegases aus dem Reaktor- Innenraum erzielt werden.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei der von dem zu behandelnden Vergasungs material im Reaktor-Innenraum des Reaktorgehäuses eine Vergasungsmaterial-Füllhöhe bis maximal auf die Höhe der Längsachse definiert wird und oberhalb der vom Vergasungsmate rial definierten Vergasungsmaterial-Füllhöhe ein Freiraum verbleibt. Je nach Konsistenz und der fortschreitenden Behandlungsdauer des zu behandelnden Vergasungsmaterial wird von diesem an seiner Oberseite ein Materialspiegel gebildet, welcher zumeist von der Förder schnecke beim Weitertransport in gewissen Grenzen bewegt und somit verändert wird. Damit kann eine vorbestimmte Höhe des im Reaktor-Innenraum befindlichen Vergasungsmaterial festgelegt werden und es verbleibt ein Freiraum oberhalb des Vergasungsmaterials, welcher für die unterstöchiometrische Umsetzung des Vergasungsmaterials und Bereitstellung der zweiten Wärmemenge (Q _M ) dienen kann.

Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, bei dem das gasförmige Oxidationsmittel über zumindest eine im Reaktorgehäuse angeordnete Zuströmöffnung dem Reaktor-Innenraum zugeführt wird. Damit kann je nach Anordnung der zumindest einen Zuströmöffnung eine für den Be handlungsvorgang optimale Einströmposition in den Reaktor-Innenraum und damit auf das Vergasungsmaterial festgelegt werden.

Eine weitere vorteilhafte Vorgehens weise ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zu strömöffnung im Reaktorgehäuse vorgesehen sind und die Zuströmöffnungen über die Man telfläche verteilt angeordnet sind. Damit kann verteilt über das gesamte Reaktorgehäuse eine ausreichend dosierte Menge des gasförmigen Oxidationsmittels in den Reaktor-Innenraum zu geführt werden.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher zumindest eine der Zuströmöffnung im Beschickungsbereich in den Reaktor-Innenraum einmündet. Damit kann bereits am Beginn des Behandlungsvorgangs in dem Vergasungsmaterial eine ausreichende, zweite Wärme menge durch ein partielle Oxidation des Vergasungsmaterials bereitgestellt oder erzeugt wer den.

Eine andere Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, wenn zumindest eine der Zuströmöff nung im Abfuhrbereich in den Reaktor-Innenraum einmündet. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, auch noch am Ende des Behandlungsvorgangs vor dem Entnehmen bzw. Abfüh ren desselben aus dem Reaktor-Innenraum ein ausreichend hohes Temperaturniveau beibehal ten zu können.

Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, bei dem die zumindest eine Zuströmöffnung im Quer schnitt des Reaktorgehäuses gesehen in einem Querschnittsbereich ausgehend von einer Hori- zontalebene oberhalb derselben in den Reaktor- Innenraum einmündet, wobei die Horizontal ebene in einer von der Fördervorrichtung oder in einer vom hohlzylindrisch ausgebildeten Re aktorgehäuse definierten Längsachse verlaufend angeordnet ist. Damit kann sichergestellt werden, dass bei entsprechender Wahl der Füllhöhe des Vergasungsmaterials das gasförmige Oxidationsmittel stets in dem oberhalb des zu behandelnden Vergasungsmaterials gebildeten Freiraums in den Reaktor- Innenraum eingeleitet werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Vorgehens weise ist dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Oxidationsmittel via die Förderschnecke, insbesondere deren zumindest einen Schneckensteg, dem Reaktor- Innenraum zugeleitet wird. Damit kann über die Längserstreckung der als För derschnecke ausgebildeten Fördervorrichtung das gasförmige Oxidationsmittel während der Förderbewegung desselben direkt in das zu behandelnde Vergasungsmaterial eingeleitet wer den.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein mögliches Anlagenschema einer Behandlung sanlage mit vereinfacht angedeu teten Anlagenkomponenten.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Der Begriff „insbesondere“ wird nachfolgend so verstanden, dass es sich dabei um eine mög liche speziellere Ausbildung oder nähere Spezifizierung eines Gegenstands oder eines Verfah rensschritts handeln kann, aber nicht unbedingt eine zwingende, bevorzugte Ausführungsform desselben oder eine zwingende Vorgehensweise darstellen muss. In der Fig. 1 ist ein mögliches Anlagenschema einer Behandlungsanlage 1 vereinfacht und stark stilisiert gezeigt, welche zumindest einen Pyrolyse-Reaktor 2 umfasst, wobei gegebe nenfalls weiters noch ein Koksvergaser 3 und/oder zumindest eine Brennvorrichtung 4 vorge sehen sein kann.

Die Behandlung sanlage 1 ist grundsätzlich dazu vorgesehen, in einem thermo-chemischen Behandlungsverfahren oder thermo-chemischen Behandlungsvorgang Vergasungsmaterial 5 zu behandeln. Das Vergasungsmaterial 5 kann unterschiedlichster Herkunft sein und/oder eine unterschiedlichste Zusammensetzung aufweisen. Dabei kann es sich um Biomasse, Hausmüll, Gewerbemüll oder dergleichen handeln. Als sogenannte Biomasse werden hier insbesondere organische Abfallprodukte, wie Klärschlamm, Schlachtabfälle, Tiermehl, Exkremente oder dergleichen verstanden. Es können auch Kunststoffe und/oder Kunststoffverbunde in der Be handlung sanlage 1 thermisch behandelt und daraus Pyrolysegas und Pyrolysekoks gebildet werden. Das zu behandelnde Vergasungsmaterial 5 kann in einem vereinfacht dargestellten Speicherbehälter 6 bevorratet und für den Pyrolysevorgang bereitgesteht werden. Bevorzugt werden in etwa sortengleiche Vergasungsmaterialien 5 dem Pyrolyse-Reaktor 2 zugeführt, wobei aber auch eine Mischung aus den zuvor genannten Werkstoffen dem Pyrolyse-Reaktor 2 zugeführt werden kann.

Je nach Art und Zusammensetzung des Vergasungsmaterials 5 wurde dieses bislang unter schiedlichst entsorgt oder weiterverarbeitet. Eine erste Möglichkeit steht die thermische Ver wertung durch Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen, einem Zementwerk oder ähnlichen Anlagen dar. Eine weitere Möglichkeit, insbesondere bei Klärschlamm, ist die landwirtschaft liche Ausbringung auf den Feldern. Dabei werden jedoch alle im Klärschlamm mit enthalte nen Schadstoffe, Mikroplastik und dergleichen auf den Feldern verteilt und kommen so auch ins Grundwasser. Schließlich kann auch eine Kompostierung oder Vererdung erfolgen.

Aufgrund der unterschiedlichen zu behandelnden Vergasungsmaterialien 5, insbesondere de ren Konsistenz, kann das Zuführen desselben in den Pyrolyse-Reaktor 2 Probleme bereiten. Zumeist wird das zu behandelnde Vergasungsmaterial 5 schwerkraftbedingt dem Pyrolyse- Reaktor 2 mittels einer Schleuse und einem Fallschacht zugeführt, wie dies vereinfacht ange deutet ist.

Ist das Vergasungsmaterial 5 dem Pyrolyse-Reaktor 2 zugeführt worden, findet in diesem eine thermo-chemische Umwandlung des Vergasungsmaterials 5 statt, welche als Pyrolisierungs- Vorgang bezeichnet werden kann. Hier findet eine thermische Zersetzung des Vergasungsma terials 5 in Pyrolysekoks und Pyrolysegas jeweils mit den unterschiedlichsten Bestandteilen statt. Der Pyrolysekoks stellt überwiegend eine Feststofffraktion dar, welche auch als Carbo- nisat bezeichnet werden kann. Der Pyrolyse-Reaktor 2 kann z.B. als Schneckenreaktor ausge bildet sein, in welchem die thermische Zersetzung des Vergasungsmaterials 5 bei einer Tem peratur in einem Temperaturbereich zwischen 400 °C, insbesondere 450 °C, und 600 °C, ins besondere 550 °C, erfolgt. Dieser Vorgang erfolgt bei einer Verweilzeit zwischen 20 und 30 min und dies bei zumeist vollständig von Sauerstoff freien Bedingungen. Der zuvor angege bene Temperaturbereich stellt einen Soll-Temperaturbereich dar, innerhalb welchem der Be handlungsvorgang durchzuführen ist.

Bei dem entstehenden Pyrolysegas handelt es sich zumeist um ein Öl-/Gasgemisch ggf. mit staubförmigen Anteilen.

Der Pyrolyse-Reaktor 2 umfasst ein zumeist hohlzylindrisch ausgebildetes Reaktorgehäuse 7 mit einer darin drehbar gelagerten und zumeist bzw. bevorzugt schneckenförmig ausgebilde ten Fördervorrichtung 8. Das Reaktorgehäuse 7 definiert eine Längsachse 9, welche zumeist oder bevorzugt eine horizontale Ausrichtung aufweist. Die Fördervorrichtung 8 ist bevorzugt zentrisch bezüglich der Längsachse 9 ausgerichtet und am Reaktorgehäuse 7 gelagert. Die ro tatorische Drehbewegung kann z.B. mittels eines nicht näher bezeichneten Antriebsmittels, z.B. einem Antriebsmotor, erfolgen.

In einem Beschickungsbereich 10 des Pyrolyse-Reaktors 2 ist in dessen Reaktorgehäuse 7 zu mindest eine Einfüllöffnung 11 vorgesehen, welche in den Innenraum des Pyrolyse-Reaktors 2 zum Zuführen des Vergasungsmaterials 5 einmündet.

Zum Zuführen des Vergasungsmaterials 5 in den Pyrolyse-Reaktor 2 ist eine Zufuhreinheit 12 vorgesehen. Die Zufuhreinheit 12 kann unterschiedlichst ausgebildet sein und ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Fallschacht mit Schleuse ausgebildet. Ausgehend von der Zufuhrein heit 12 gelangt das Vergasungsmaterial 5 über die Einfüllöffnung 11 in einen vom Reaktorge häuse 7 umgrenzten Reaktor-Innenraum 13. Mittels der Zufuhreinheit 12 kann pro Zeiteinheit die in den Reaktor-Innenraum 13 hinein geförderte Fördermenge festgelegt und bevorzugt konstant gehalten werden. Das aus dem Speicherbehälter 6 entnommene und der Zufuhreinheit 12 zugeführte oder zu geförderte Vergasungsmaterial 5 kann nach der Entnahme aus dem Speicherbehälter 6 gege benenfalls in einer Zerkleinerung s Vorrichtung 14 zerkleinert und/oder in einer Trocknungs vorrichtung 15 in seinem Feuchtigkeitsgehalt reduziert werden.

Zum Abführen des im Pyrolyse-Reaktor 2 behandelten Vergasungsmaterials 5 kann im Ab fuhrbereich 16 eine Abfuhreinheit 17 vorgesehen sein, wobei dazu im Reaktorgehäuse 7 zum Abfördem bzw. der Entnahme des behandelte Vergasungsmaterials 5 zumindest eine Abfuhr öffnung 18 vorgesehen oder ausgebildet ist. Das in den Reaktor- Innenraum 13 zugeführte o- der zugeförderte Vergasungsmaterial 5 wird dabei mittels der Fördervorrichtung 8 vom Be schickung sbereich 10 zum Abfuhrbereich 16 gefördert.

Zur Bereitstellung der für den Behandlungsvorgang benötigten Wärmemenge ist dazu eine Heizvorrichtung 19 vorgesehen, welche als rechteckiger Kasten dargestellt ist. Die Heizvor richtung 19 dient dazu, eine erste Wärmemenge bereitzu stellen und diese in den in den Reak- tor-Innenraum 13 einzubringen und an das darin befindliche Vergasungsmaterial 5 zu übertra gen. Als Energieträger kann z.B. elektrischer Strom, Erdgas, Flüssiggas, Pyrolysegas usw. eingesetzt werden. Die Heizvorrichtung 19 kann dabei als primäre Vorrichtung zur Bereitstel lung der ersten Wärmemenge bezeichnet werden, wobei mittels der Heizvorrichtung 19 der Reaktor-Innenraum 13 unmittelbar zur thermo-chemischen Behandlung des Vergasungsmate rials 5 beheizt wird. Die Heizvorrichtung 19 ist somit direkt und unmittelbar am oder unmit telbar im Reaktorgehäuse 7, insbesondere dessen Reaktor-Mantel, angeordnet.

Es ist hier noch vorgesehen, dass zusätzlich ein gasförmiges Oxidationsmittel dem Reaktor- Innenraum 13 während der thermo-chemischen Behandlung des Vergasungsmaterials 5 pro Zeiteinheit zugeleitet wird. Die zugeleitete Menge des gasförmigen Oxidationsmittels pro Zeiteinheit wird so eingestellt oder so gewählt, dass bei dieser vorbestimmten Oxidationsmit tel-Menge eine unterstöchiometrische Umsetzung des Vergasungsmaterials 5 mit einem Lambdawert ausgewählt aus einem Wertebereich mit einer unteren Grenze von 0,01 und einer oberen Grenze von 0,5 erfolgt. Die Bestimmung oder Ermittlung des oder der Lambdawerte kann mittels einer Verbrennungsrechnung erfolgen. Der Quotient aus der ermittelten Menge des vorhandenen oder zugeführten Sauerstoffs (O2) im zusätzlich zugeführten gasförmigen Oxidationsmittel und dem theoretischen Mengen-Bedarf an Sauerstoff (O2) für die vollstän- dige Verbrennung ergibt den Lambdawert. Die jeweiligen Mengenangaben können am ein fachsten in Molanteilen (wegen der Reaktionsgleichungen) erfolgen. Der Lambdawert stellt ein eindeutiges Stoffmengenverhältnis der Oxidationsmittel-Menge in Bezug zum jeweiligen Vergasungsmaterial 5 dar.

Bei der partiellen Verbrennung (Oxidation) des Vergasungsmaterials 5 wird eine zweite Wär memenge erzeugt, welche zusätzlich zu der ersten Wärmemenge (Q _EX für den Behandlungs vorgang bereitgestellt wird. Um einer Überhitzung oder zu hohe Behandlungstemperaturen im Reaktor-Innenraum 13 durch die zusätzlich bereitgestellte oder erzeugte zweite Wärmemenge (Qi _nt ) zu hindern, ist die von der Heizvorrichtung 19 bereitgestellte erste Wärmemenge pro Zeiteinheit entsprechend zu reduzieren. Dies kann zu einem nicht unerheblichen Einsparungs potential z.B. bei elektrischer Energiezufuhr führen.

Im laufenden Betrieb und auch bei zugeführtem gasförmigen Oxidationsmittel erfolgt im Re aktor-Innenraum 13 die thermo-chemische Behandlung des Vergasungsmaterials 5. Die an sonsten ohne der zusätzlich zweiten Wärmemenge bereitgestellte erste Wärmemenge kann re duziert werden, wodurch eine Einsparung an Primärenergie für den Betrieb der Behandlungs anlage 1 pro Zeiteinheit erzielt werden kann. Die von der Heizvorrichtung 19 bereitgestellte erste Wärmemenge pro Zeiteinheit wird bevorzugt maximal um den Betrag der zweiten Wär memenge reduziert.

Um insbesondere eine Überhitzung und/oder eine zu hohe Zufuhr der von der Heizvorrich tung 19 bereitgestellten ersten Wärmemenge pro Zeiteinheit zu verhindern, kann auch eine Temperaturüberwachung durchgeführt werden. So kann mittels einer Temperatur-Ermitt lungsvorrichtung ein Messwert der im Reaktor-Innenraum 13 aktuell herrschende Ist-Tempe ratur als Parameter ermittelt werden. Die Messungen können in vorbestimmten Zeitintervallen oder auch ständig durchgeführt werden. Der oder die ermittelten Messwerte der Ist-Tempera tur können an eine Steuerungsvorrichtung der Behandlung sanlage 1 übertragen oder weiterge leitet werden und dienen zur Steuerung der Heizvorrichtung 19 sowie in Abhängigkeit vom ermittelten Lambdawert für die Menge des zugeleiteten gasförmigen Oxidationsmittels pro Zeiteinheit. Damit können die jeweiligen Parameter zueinander von der Steuerungsvorrich tung so eingestellt werden, dass die vorbestimmten Temperaturgrenzen der Soll-Temperatur sowie der Wertebereich des Lambdawerts eingehalten werden. Bei der thermo-chemische Behandlung des Vergasungsmaterials 5 wird dieses mittels der Fördervorrichtung 8 vom Beschickungsbereich 10 zum Abfuhrbereich 16 gefördert und wäh renddessen in einem überwiegenden Anteil in Pyrolysekoks und Pyrolysegas zersetzt.

Bei der unterstöchiometrischen Umsetzung des Vergasungsmaterials 5 wird bevorzugt das gasförmige Oxidationsmittel vollständig verbrannt, wobei nachfolgend das abgeleitete Pyro lysegas frei von Sauerstoff (O2) ist.

Dies ist dann der Fall, wenn das gasförmige Oxidationsmittel aus der Gruppe von Luft, Sauer stoff (O2), Distickstoffmonoxid (N2O) ausgewählt wird. Unter Normalbedingungen tritt der Sauerstoff in Form eines kovalenten Homodimers auf, also einer Verbindung aus zwei Sauer stoff-Atomen und mit der Summenformel O2 . Das Gas Distickstoffmonoxid kann umgangs sprachlich auch Lachgas bezeichnet werden. Weiters ist es vorteilhaft, wenn das gasförmige Oxidationsmittel mit einem Überdruck gegenüber dem im Reaktor- Innenraum 13 herrschen den Druck mit zumindest einem Druckwert ausgewählt aus einem Druck-Wertebereich mit einer unteren Grenze von 1 mbar, bevorzugt 2 mbar, und einer oberen Grenze von 30 mbar, bevorzugt von 15 mbar, dem Reaktor- Innenraum 13 zugeleitet wird.

Es ist aber auch möglich oder denkbar, das gasförmige Oxidationsmittel mit einem dazu hö heren Druck dem Reaktor- Innenraum 13 zuzuleiten oder zuzuführen. Das Zuführen kann z.B. mittels eines Gebläses, eines Druckspeichers, einer Pumpvorrichtung oder dergleichen erfol gen. Das Zuführmittel kann dabei in Abhängigkeit vom jeweilig eingesetzten gasförmigen Oxidationsmittel gewählt werden.

Das Zuführen oder das Zuleiten des gasförmigen Oxidationsmittels in den Reaktor- Innenraum 13 kann über zumindest eine im Reaktorgehäuse 7 angeordnete Zuströmöffnung 20 erfolgen. Es sind bevorzugt mehrere Zuströmöffnung 20 im Reaktorgehäuse 7 vorgesehen, wobei die Zuströmöffnungen 20 bevorzugt über die Mantelfläche verteilt angeordnet sind. Die Zu- strömöffnungen 20 können Bestandteil einer Versorgungseinheit 21 sein. Die Versorgungs einheit 21 kann weiters ein Fördermittel 22, wie z.B. eine Pumpe oder ein Gebläse, umfassen, mittels welcher über Versorgungsleitungen das gasförmige Oxidationsmittel der zumindest einen Zuströmöffnung 20 zugeleitet wird. Je nach Verfahrensablauf kann zumindest eine der Zuströmöffnung 20 im Beschickungsbe reich 10 in den Reaktor-Innenraum 13 einmünden. Es kann auch zumindest eine der Zu strömöffnung 20 im Abfuhrbereich 16 des bereits behandelten Vergasungsmaterials 5 aus dem Reaktorgehäuse 7 in den Reaktor-Innenraum 13 einmünden. Da das zu behandelnde Ver gasungsmaterial 5 im Reaktor-Innenraum 13 zumeist eine Füllhöhe bevorzugt bis maximal auf die Höhe der Längsachse 9 aufweist, bleibt oberhalb der vom Vergasungsmaterial 5 gebil deten oder definierten Vergasungsmaterial-Füllhöhe ein Freiraum bestehen.

In dem zuvor beschriebenen Fall kann es dann vorteilhaft sein, wenn die zumindest eine Zu strömöffnung 20 im Querschnitt des Reaktorgehäuses 7 gesehen in einem Querschnittsbereich ausgehend von einer Horizontalebene 23 oberhalb derselben in den Reaktor-Innenraum 13 einmündet, wobei die Horizontalebene 23 in einer von der Fördervorrichtung 8 oder in einer vom hohlzylindrisch ausgebildeten Reaktorgehäuse 7 definierten Längsachse 9 verlaufend an geordnet ist. Unabhängig oder zusätzlich dazu wäre es aber auch möglich, die zumindest eine Zuströmöffnung 20 im Querschnitt des Reaktorgehäuses 7 gesehen auch unterhalb der zuvor beschriebenen Horizontalebene 23 vorzusehen.

Die Fördervorrichtung 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Förderschnecke 24 mit zu mindest einem Schneckensteg 25 ausgebildet und erstreckt sich zwischen dem Beschickungs bereich 10 und dem Abfuhrbereich 16.

Unabhängig oder zusätzlich dazu wäre es aber auch noch möglich, das gasförmige Oxidati onsmittel via der bevorzugt als Förderschnecke 24 ausgebildeten Fördervorrichtung 8 dem Reaktor-Innenraum 13 und dem darin befindlichen Vergasungsmaterial 5 zuzuleiten. Die Zu leitung kann dabei bevorzugt durch den die Förderschnecke 24 umgebenden oder diese bil denden Schneckensteg 25 durchgeführt werden. Dazu kann innerhalb des Schneckenstegs 25 ein Strömungskanal vorgesehen sein. Ausgehend von diesem sind eine oder mehrere der Zu strömöffnung 20 im Schneckensteg 25 angeordnet und münden ebenfalls in den Reaktor-In nenraum 13 ein. Damit kann eine direkte Zuleitung des gasförmigen Oxidationsmittels in das im Reaktor-Innenraum 13 befindliche Vergasungsmaterial 5 ermöglicht werden.

Das Abführen des Pyrolysekokses erfolgt bevorzugt getrennt vom Pyrolysegas. Dazu umfasst die Abfuhreinheit 17 nicht nur die dafür vorgesehene zumindest eine Abfuhröffnung 18 für die Feststoffe, sondern auch noch zumeist ein Sammelbehältnis 26. Das ebenfalls bei der Py rolyse entstehende Pyrolysegas wir zumeist oder bevorzugt im oberen Bereich des Pyrolyse- Reaktors 2 aus diesem abgeleitet. Um gegebenenfalls noch im Pyrolysegas enthaltene Schwebstoffe oder darin befindliche staubförmige Anteile vor dem Weiterleiten abzuschei den, kann das Sammelbehältnis 26 vorgesehen sein. In diesem können die Schwebstoffe oder staubförmigen Anteile aus dem Pyrolysegas abgeschieden werden. Das so vorgereinigte Pyro lysegas kann dann anschließend z.B. der Brennvorrichtung 4 zugeleitet und in dieser ver brannt werden.

Bei dem zuvor beschriebenen thermo-chemischen Behandlungsverfahren sind zumindest nachfolgend aufgelistete Schritte vorgesehen:

Bereitstellen des als Schneckenreaktor ausgebildeten Pyrolyse-Reaktors 2 mit dem Reaktorgehäuse 7, welches den hohlzylindrisch ausgebildeten Reaktor- Innenraum 13 umgrenzt und die Längsachse 9 definiert, der Heizvorrichtung 19, mittels welcher eine erste Wärmemenge in den Re aktor- Innenraum 13 eingebracht und dieser unmittelbar zur thermo-chemischen Behandlung des Vergasungsmaterials 5 beheizt wird, und mit zumindest der im Reaktor- Innenraum 13 des Reaktorgehäuses 7 befind lichen Fördervorrichtung 8, welche Fördervorrichtung 8 als Förderschnecke 24 mit zumindest einem Schneckensteg 25 ausgebildet und drehbar am Reaktorgehäuse 7 gelagert ist,

Bereitstellen der Zufuhreinheit 12 mit zumindest der in den Reaktor-Innenraum 13 einmündenden Einfüllöffnung 11 zum Zuführen des Vergasungsmaterials 5 in den Pyro lyse-Reaktor 2,

Bereitstellen der Abfuhreinheit 17 mit zumindest der aus dem Reaktor-Innenraum 13 ausmündenden Abfuhröffnung 18 zum Abführen des behandelten Vergasungsmaterials 5 nach dessen thermo-chemischen Behandlung im Reaktor-Innenraum 13 des Pyrolyse-Reak tors 2,

Bereitstellen des zu behandelnden Vergasungsmaterials 5,

Zuführen des bereitgestellten und zu behandelnden Vergasungsmaterials 5 in den Reaktor-Innenraum 13 mittels der Zufuhreinheit 12, thermo-chemische Behandlung des Vergasungsmaterials 5 im Reaktor-Innenraum 13 zumindest mittels der von der Heizvorrichtung 19 bereitgestellten ersten Wärmemenge (QExt),

Zusätzliches Zuleiten des gasförmigen Oxidationsmittels in den Reaktor-Innen- raum 13 während der thermo-chemischen Behandlung des Vergasungsmaterials 5 pro Zeitein heit, wobei die unterstöchiometrische Umsetzung des Vergasungsmaterials 5 durchgeführt wird und bei der unterstöchiometrische Umsetzung des Vergasungsmaterials (5) die zweite Wärmemenge (Q _M ) zusätzlich zu der ersten Wärmemenge (Q _EX erzeugt wird, und dabei das Vergasungsmaterial 5 in einem überwiegenden Anteil in Pyrolysekoks und Pyrolysegas zer setzt wird, und wobei das zu behandelnden Vergasungsmaterial 5 mittels der Fördervorrich tung 8 vom Beschickungsbereich 10) zum Abfuhrbereich 16 gefördert wird,

Abführen des Pyrolysekokses und Ableiten des Pyrolysegases aus dem Reaktor- Innenraum 13 des Pyrolyse-Reaktors 2 mittels der Abfuhreinheit 17, wobei weiters noch vor gesehen ist, dass die zugeleitete Menge des gasförmigen Oxidationsmittels pro Zeiteinheit so eingestellt wird, dass bei dieser Oxidationsmittel-Menge die unterstöchiometrische Umset zung des Vergasungsmaterials 5 mit einem Lambdawert ausgewählt aus einem Wertebereich mit einer unteren Grenze von 0,01 und einer oberen Grenze von 0,5 erfolgt, und dass die von der Heizvorrichtung 19 bereitgestellte erste Wärmemenge (Q _EX O pro Zeiteinheit maximal um den Betrag der zweiten Wärmemenge (Q _M ) reduziert wird.

Die zugeleitete Menge des gasförmigen Oxidationsmittels pro Zeiteinheit kann z.B. durch Re gelorgane festgelegt werden. So kann z.B. die für den Behandlungsvorgang erforderliche oder gewünschte Temperatur in einer Steuerungseinheit hinterlegt werden und mittels zumindest eines Sensors die im Reaktor-Innenraum 13 aktuell herrschende Temperatur festgestellt oder ermittelt werden. Damit kann ein Vergleich des in der Steuerungseinheit hinterlegten Tempe ratur-Sollwerts mit dem aktuell ermittelten Temperatur-Istwert durchgeführt werden. Bei ei ner festgestellten Abweichung zwischen den beiden Temperaturwerten wird in Abhängigkeit vom festgelegten Lambdawert entweder die Menge des zugeleiteten gasförmigen Oxidations mittels pro Zeiteinheit erhöht oder verringert oder andererseits die von der Heizvorrichtung 19 bereitgestellte erste Wärmemenge erhöht oder verringert. So kann in vorgegebenen Grenzen ein konstanter Behandlungsvorgang erfolgen und der Einsatz an Primärenergie zur Bereitstel lung der ersten Wärmemenge reduziert werden. Es wird dabei nur ein geringer Anteil des Vergasungsmaterials 5 mit dem gasförmigen Oxidationsmittel oxidiert bzw. unterstöchiomet risch umgesetzt.

Die Reihenfolge der Schritte kann so erfolgen, wobei aber auch eine davon abweichende Rei henfolge möglich ist. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh rungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmals kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen wer den.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung

Behandlungsanlage

Pyrolyse-Reaktor

Koksvergaser

Brennvorrichtung

Vergasungsmaterial

Speicherbehälter

Reaktorgehäuse

Fördervorrichtung

Längsachse

B eschickung sbereich

Einfüllöffnung

Zufuhreinheit

Reaktor- Innenraum

Zerkleinerung s Vorrichtung

Trocknungsvorrichtung

Abfuhrbereich

Abfuhreinheit

Abfuhröffnung

Heizvorrichtung

Zuströmöffnung

V er sorgung seinheit

Fördermittel

Horizontalebene

Förderschnecke

Schneckensteg

S ammelbehältnis