DE102007012452B4

DE102007012452B4 - Vergaser

Info

Publication number: DE102007012452B4
Application number: DE102007012452.1A
Authority: DE
Inventors: Marcel Bernard Huber
Original assignee: SynCraft Enegineering GmbH
Current assignee: SYNCRAFT ENEGINEERING GMBH, SCHWAZ, AT
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: EP2129749B1; WO2008110383A2; DK2129749T3; DE102007012452A1; CA2681107A1; EP2129749A2; US20100095592A1; CA2681107C; KR20100015559A; HRP20180200T1; CN101688134A; JP2010521544A; WO2008110383A3; BRPI0808815A2

Abstract

Verfahren zum Oxidieren und anschließenden Reduzieren mit den Schritten: Bereitstellen einer Oxidationseinrichtung und Einbringen eines Vergasungsmittels zur zumindest partiellen Oxidation eines festen, flüssigen und gasförmigen Material aufweisenden Vollstroms, derart, dass der Vollstrom von einem Materialeingang durch einen Oxidationsbereich (2) zu einem Materialausgang transportiert wird, Bereitstellen einer Reduktionseinheit (3), wobei der Materialausgang der Oxidationseinheit mit der Reduktionseinheit (3) verbunden ist, sodass das Material aus der Oxidationseinheit in die Reduktionseinheit (3) gelangt, wobei die Reduktionseinheit einen sich zur Ausgangsöffnung der Oxidationseinheit hin verjüngenden Querschnitt aufweist, und Ausbilden eines stabilen in Schwebe gehaltenen Bettes innerhalb der Reduktionseinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur thermochemischen Umwandlung von Biomasse bzw. kohlenstoffhaltigen Rohstoffen, insbesondere von Holzhackgut, in Synthesegas.
Biomasse wird nach einer Trocknung, insbesondere zum Eliminieren eines eventuell vorhandenen Wasseranteils in der Biomasse, durch Pyrolyse in gasförmige und flüchtige Bestandteile zersetzt. Die Pyrolyse erfolgt insbesondere unter thermischer Einwirkung von vorzugsweise ca. 200°C bis 700°C. Um eine Verbrennung der Biomasse zu verhindern wird die Pyrolyse in einer entsprechenden Atmosphäre durchgeführt. Die Pyrolyse erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen unter Ausschluss von Luft bzw. Sauerstoff. Endprodukte der thermochemischen Zersetzung sind insbesondere Gase wie CO, CO2, H2, CH4, flüchtige, ölige Bestandteile, Koks und/oder Wasserdampf.
Anschließend erfolgt eine Oxidation bzw. partielle Oxidation. Hierbei wird durch das Einbringen von Vergasungsmittel, wie zum Beispiel Luft, Wasserdampf, Kohlendioxid und/oder Sauerstoff, der bis zu diesem Prozessschritt feste und flüssige Anteil des Vollstroms, vorzugsweise des ungeteilten Materialstroms des Pyrolyseprodukts, ebenfalls zumindest teilweise in eine Gasform übergeführt. Der partielle Oxidationsprozess findet vorzugsweise in Temperaturbereichen von ca. 800° bis 1700°, vorzugsweise von ca. 1000° bis 1300°C statt, wobei derartige Temperaturen einen Teil der in der Pyrolyse gebildeten Stoffe, wie zum Beispiel Teere, zu zersetzen bzw. zu cracken vermag.
Dem schließt sich die Reduktion an. In der Reduktion reagieren insbesondere die durch die Oxidation entstandenen Stoffe. Es werden vorzugsweise die durch die Oxidation entstandenen anfänglich hohen Temperaturen, insbesondere aufgrund der Endothermie der ablaufenden Redoxraktionen, reduziert.
Im Anschluss daran kann das produzierte Gas nach entsprechender Kühlung und möglichen Energierückgewinnungs- und Reinigungsstrecken zum Betrieb von Wärmekraftmaschinen o. ä. verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das produzierte Gas einem weiteren Veredelungsprozess, bspw. zur Biotreibstoffherstellung, zugeführt, oder bspw. in Brennstoffzellen verwertet werden
Basierend auf den ersten Entwicklungen in diesem Bereich erfolgte eine Vielzahl von Weiterentwicklungen, welche im Wesentlichen alle die Nutzbarmachung von Biomasse zum Ziel hatten. Im Folgenden werden bekannte Verfahren kurz diskutiert.
Die Wirbelschichtvergasung, wie beispielsweise in der DE-A-4 413 923 beschrieben, ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass große Mengen an Rohstoff effizient umgesetzt werden können. Aufgrund einer dem Verfahren zugrundeliegenden schnellen Pyrolyse kommt es jedoch zu hohen Konzentrationen an Teeren im Produktgas. Eine aufwendige Gasreinigung wird dadurch notwendig, wodurch sich ein ökonomischer Betrieb selbst für große Anlagen äußerst schwierig gestaltet.
Das Verfahren der Festbettvergasung, ausgeführt durch einstufige Gleichstrom bzw. Gegenstromvergaser, wie beispielsweise in den Anmeldungen EP-A-1 203 802 , DE-U-20 2004 011 213 , DE-A-100 307 78 oder WO9426849 beschrieben, ist vor allem durch seine einfache Bauweise gekennzeichnet. Jedoch ist die Festbettvergasung hinsichtlich der Regelbarkeit, Anlagengröße, Gasreinheit und auch der Rohstoffflexibilität stark eingeschränkt. Zudem ergibt sich ein hohes Verschlackungsrisiko, selbst bei niedrigen Aschegehalten im Brennstoff, im Bereich der Festbettauflage, die beispielweise durch einen Gitterrost gebildet wird.
Bei der einstufigen Gegenstromvergasung, wie beispielsweise in den Anmeldungen WO-A-2005047436 und DE-A-33 46 105 beschrieben, kommt hinzu, dass ähnlich hohe Kondensatrückstände im Produktgas enthalten sind wie bei der Wirbelschichtvergasung. Weiterhin ist die Lufteinbringung in die Oxidationszone, insbesondere bei größeren Anlagen, schwierig zu gestalten.
Mehrstufige Vergasungskonzepte bedienen sich der Möglichkeit die einzelnen Prozessstufen der thermochemischen Umwandlung, d. h. der Trocknung, Pyrolyse, Oxidation und Reduktion, räumlich voneinander zu trennen. Die Ausführung der Pyrolyseeinheit ist dabei weniger entscheidend und erfolgt nach bewährten Verfahren, wie beispielsweise in der DE-A-31 26 049 beschrieben.
Wie in den Anmeldungen WO-A-0250214 und JP-A-2003253274 beschrieben, kann der Feststoffstrom nach der Pyrolyse getrennt vom Gasstrom verarbeitet werden. Dadurch entsteht die Möglichkeit sehr reines Synthesegas aus der Feststofffraktion zu gewinnen. Die Pyrolysegasfraktion, insbesondere umfassend gasförmige Komponenten sowie die bei der Pyrolyse entstehende Teer- bzw. Kondensatfraktion, welche bis zu 80% des Inputmassenstroms, repräsentiert, kann dabei aber nur zum Teil effizient genutzt werden. Eine zusätzliche Verwertungseinheit für den zweiten Stoffstrom ist zudem notwendig. Verfahren, die die Stoffströme nach ihrer Aufspaltung wieder zusammenführen, wie bspw. in den Anmeldungen WO-A-9921940 , WO-A-0168789 und WO-A-0006671 beschrieben, sind ebenfalls bekannt, jedoch sind aufwendige Manipulationseinheiten für diesen Verfahrensschritt notwendig. In beiden Fällen kommt es zu einer Verkomplizierung und wesentlichen Verteuerung der Kernkomponenten des Verfahrens.
Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Vollstrom aus dem Pyrolyseprozess, inkl. fester, flüssiger und gasförmiger Anteile, partiell oxidiert wird, bevor er durch ein aus Pyrolysekoks bestehendes Festbett oder ähnliches dringt und dabei reduzierend auf das Bettmaterial wirkt. Die Anmeldungen DE-A-198 46 805 , WO-A-0114502 und WO-A-0183645 beschreiben bspw. ein solches Vorgehen. Dieses Verfahren ermöglicht aufgrund der räumlich getrennten partiellen Oxidation hohe Gasqualitäten, bei gleichzeitiger hoher Rohstoffflexibilität, hoher Effizienz und relativ niedrigem Anlagenaufwand. Ein wesentlicher Problempunkt dieses Verfahrens liegt in der Leistungslimitierung durch den auftretenden Druckverlust im Festbett, wie in der Veröffentlichung „Pressure characterization of multi-staged fixed-bed gasification plants” von Huber M., Kreutner G., Berlin 2007 diskutiert, sodass die Realisierung von Anlagen im Bereich von über 1 MW Gasleistung nicht möglich erscheinen. Ebenso wie bei den einstufigen Festbettvergasern erschweren Verschlackungen im Festbettbereich zudem den sicheren Langzeitbetrieb dieses Verfahrens.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Vergasung von Biomasse bzw. kohlenstoffhaltigen Rohstoffen bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßer mehrstufiger Vergaser, insbesondere ein Vollstromvergaser, weist vorzugsweise Einzelkomponenten mit einer einfachen, wartungsarmen und verschlackungssicheren Bauweise auf. Ferner ist er vorzugsweise nicht auf Anlagengrössen unter 1 MW Gasleistung beschränkt und insbesondere nicht in Bezug auf Größe oder Leistung limitiert sondern beliebig upscalebar. Das erzeugte Synthesegas ist vorzugsweise ohne aufwendige Gasreinigung für eine nachfolgende Gasverwertung verwendbar. Vorzugsweise können durch das mehrstufige Verfahren auch Rohstoffe verschiedener Größe effizient in Synthesegas verarbeitet werden.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, einen aus der Pyrolyse erhaltenen Vollstrom, also insbesondere den ungeteilten Strom mit festen, flüssigen und gasförmigen Anteilen, durch die Einbringung eines Vergasungs- bzw. Oxidationsmittels in einer Oxidationseinheit zumindest partiell zu oxidieren. Hierbei wird, insbesondere durch die mit der Oxidation einhergehende Volumenexpansion des Vollstroms und/oder den Druck und/oder die Geschwindigkeit des eingebrachten Vergasungsmittels, vorzugsweise neben gasförmigem auch flüssigem und festem Material und insbesondere der Vollstrom in Richtung einer Materialausgangsöffnung der Oxidationseinheit transportiert. Vorzugsweise wird der Vollstrom ausgehend von einer Pyrolyseeinheit über die Oxidationseinheit in Richtung einer Reduktionseinheit transportiert. Der Transport des Stroms erfolgt somit entlang der Oxidationsstrecke und im Wesentlichen gleichzeitig mit der Oxidation, vorzugsweise durch das Oxidations- bzw. Vergasungsmittel. Der Transport des Materials erfolgt weiterhin vorzugsweise unabhängig von der Reaktion und vorzugsweise durch eine Strömungsquerschnittsverengung beim Übergang von der Pyrolyseeinheit in die Oxidationseinheit sowie durch die Einbringung eines zusätzlichen Stoffstromes, vorzugsweise durch das Einbringen von Vergasungsmittel. Das Einbringen von Vergasungsmittel erfolgt vorzugsweise mit einem Druck über dem in der Pyrolyse oder Oxidationseinheit herrschenden Druck und mit einer Geschwindigkeit größer 0 m/s. Als Vergasungsmittel werden vorzugsweise Gase wie beispielsweise Luft, Wasserdampf, Kohlendioxid und/oder Sauerstoff verwendet. Vorzugsweise kann zumindest teilweise in Motorabgasen enthaltenes CO₂ als Vergasungsmittel verwendet werden. Das eingebrachte Transportmittel wirkt vorzugsweise oxidierend, reduzierend und/oder inert auf den Vollstrom.
Die Pyrolyseeinheit weist hierbei vorzugsweise einen Strömungsquerschnitt auf, der durch den Volumenstrom durchströmt wird, der größer als der oder gleich dem Strömungsquerschnitt der Oxidationseinheit ist. Die Einbringung des Vollstroms aus der Pyrolyseeinheit in die Oxidationseinheit erfolgt vorzugsweise, bezogen auf das Gravitationsfeld, im wesentlichen von oben.
Vorzugsweise sind in bzw. an der Oxidationseinheit mehrere Düseneinheiten zur Einbringung von Vergasungsmittel angeordnet. Derartige Einheiten zur Einbringung von Vergasungsmittel sind vorzugsweise entlang des Transportwegs bzw. der Länge der Oxidationseinheit und/oder entlang des Querschnitts des Transportwegs bzw. der Oxidationseinheit angeordnet. Vorzugsweise wird, insbesondere beim Auftreten von größeren Korngrößen der sich im aus der Pyrolyseeinheit kommenden Strom befindenden Feststoffe, an mehreren Positionen Vergasungsmittel in die Oxidationseinheit eingebracht. Besonders bevorzugt wird die Geschwindigkeit des Vollstroms in der bzw. aus der Oxidationseinheit so gesteuert bzw. geregelt, dass sie im Wesentlichen konstant ist und dass der pneumatische Transport des Vollstroms gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine (erste) Düseneinheit am Eingang, also im Bereich des Materialeingangs, der Oxidationsstrecke und/oder eine (zweite) Düseneinheit am Ausgang, also im Bereich des Materialausgangs, der Oxidationsstrecke auf.
Vorzugsweise dient eine erste Düseneinheit, vorzugsweise am Eingang der Oxidationsstrecke bzw. -einheit angeordnet, dem Einbringen eines Vergasungs- bzw. Oxidationsmittels zum Transport, insbesondere zum pneumatischen Transport, des Materialtroms. Vorzugsweise dient das über die erste Düseneinheit eingebrachte Vergasungs- bzw. Oxidationsmittel ferner der Oxidation der entsprechenden Materialstromanteile. Das Vorsehen einer (zweiten) Düseneinheit am Ende der Oxidationstrecke erweist sich insbesondere zum Verhindern bzw. Verringern eines Druckverlusts entlang der Oxidationsstrecke und/oder zur Leistungsregelung als vorteilhaft. Vorzugsweise wird insbesondere über die erste Düseneinheit im Wesentlichen der Transport bzw. der pneumatische Transport, sichergestellt. Das optionale Vorsehen mindestens einer zweiten Düseneinheit, bspw. im Bereich des Materialausgangs, dient insbesondere der Leistungsregelung, insbesondere bei Verwendung weiterer oder anderer Brennstoffe. Das Material wird vorzugsweise kontinuierlich, insbesondere entlang der Oxidationseinheit, transportiert. Insbesondere bedingt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Zwangsführung bzw. einen definierten Transport des Materials bzw. des Vollstroms. Hierbei erfolgt vorzugsweise eine optimale Durchmischung des Vollstroms, insbesondere durch die beschriebene Anordnung der Düseneinheiten.
Erfindungsgemäß erfolgt die Oxidation mindestens einstufig. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Oxidation zwei- oder mehrstufig. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sind hierzu entsprechend anzupassen, wie es dem Fachmann geläufig ist. Beispielsweise durch das Vorsehen mehrerer Vorrichtungen oder einer Vorrichtung mit mehreren Oxidationsbereichen.
Vorzugsweise erfolgt die Oxidation beim ersten Start bzw. Anfahren der Vorrichtung von selbst, wobei für die Selbstzündung insbesondere das Vorliegen einer bestimmten Temperatur erforderlich ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Zündung durch einbringen einer Zündfunkens oder dgl. erfolgen bzw. unterstützt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt zur Startzündung der Oxidation eine Auffettung des Gemisches, bspw. durch Einbringen von bspw. Propan oder Methan.
An einer Ausgangsöffnung der Oxidationseinheit ist eine Reduktionseinheit so angeordnet, dass das aus der Oxidationseinheit austretende Material in die Reduktionseinheit gelangt. Besonders bevorzugt reduzieren das zuvor oxidierte bzw. die Oxidationseinheit verlassende Material bzw. die Produkte der Oxidationseinheit in der Reduktionseinheit, insbesondere in einer Reduktionszone. In der Reduktionseinheit laufen vorzugsweise Redoxreaktionen u. a. zwischen Gas- und Feststoff ab.
Die Reduktionseinheit weist einen sich zur Ausgangsöffnung der Oxidationseinheit hin verjüngenden Querschnitt auf. Der Querschnitt ist derart, dass das Material im Wesentlichen in der Schwebe gehalten und reduziert wird. Die Reduktionseinheit, und insbesondere der Querschnitt bzw. Strömungsquerschnitt der Reduktionseinheit ist derart ausgebildet, daß sich ein vorzugsweise stabiles, weiterhin vorzugsweise in Schwebe gehaltenes Bett ausbildet. Das Bett umfaßt hierbei insbesondere die im Material- bzw. Vollstrom enthaltenen Festkörper bzw. -teilchen. Das im Materialstrom bzw. Vollstrom enthaltene Gas bzw. der gasförmige Anteil strömt vorzugsweise entlang der Reduktionseinheit, wobei vorzugsweise das Feststoffbett in Schwebe und stabil ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Reduktionseinheit derart ausgebildet, dass über den Querschnitt der Reduktionseinheit eine im Wesentlichen gleichmäßige Materialströmung bzw. Materialströmungsgeschwindigkeit, vorzugsweise nur des gasförmigen Anteils erreicht wird.
Vorzugsweise weist der Strömungsquerschnitt der Reduktionseinheit, insbesondere um die obigen Merkmale zu ermöglichen, eine sich in Richtung Materialausgang erweiternde Trompetenform, insbesondere eine sich in Strömungsrichtung trompetenförmig öffnende Innenfläche, auf. Der Vorteil einer solchen trompetenförmigen, sich öffnenden Ausgangsmündung liegt darin, dass insbesondere schwer zu kontrollierende Ablösezonen an deren Innenfläche vermieden werden, die beispielsweise zu Wirbeln führen, wodurch die Stabilität und/oder die Schwebe des Betts negativ beeinflußt werden könnten. Mit einer solchen speziell geformten Form bzw. Strömungsquerschnitt wird insbesondere sichergestellt, dass die Strömung des gasförmigen Mediums glatt und ablösefrei über die Innenfläche geführt wird.
Es sei bemerkt, dass mit dem Begriff ”trompetenförmig” verschiedene, nicht unbedingt nur kreisförmige Öffnungen umfaßt sind. Entscheidend ist insbesondere, dass sich der Strömungsquerschnitt insgesamt zum Ausgang der Mündungskante hin ständig vergrössert, wobei eine ”lineare” Vergrösserung in Form einer kegelstumpfartigen Ausgangsmündung noch nicht unbedingt den gewünschten Erfolg bringt.
Die obigen Merkmale werden vorzugsweise durch eine Abstimmung des sich in Stromrichtung erweiternden Querschnitts der Reduktionseinheit mit der Expansion bspw. des Gasstroms bewirkt. Vorzugsweise erweitert sich der Querschnitt der Reduktionseinheit in Strömungsrichtung etwa trompetenförmig. Dadurch werden vorzugsweise in der Reduktionszone Verwirbelungen im Wesentlichen vermieden. Vorteilhafterweise erlaubt die erfindungsgemäße Ausgestaltung insbesondere eine gleichmäßige Geschwindigkeitsreduktion ohne Verwirbelungen und damit vorzugsweise ein schwebendes, gleichmäßiges und dichtes Bett.
In der Reduktionseinheit werden vorzugsweise feste bzw. flüssige Stoffe bis zu einer bestimmten Materialkorngröße mittels eines, vorzugsweise mechanischen, Rückhaltesystems zurückgehalten, um eine bestimmte Gasreinheit am Ausgang der Reduktionseinheit zu erzielen. Das Rückhaltesystem ist optional und vorzugsweise als Massenkraftrückhaltesystem ausgebildet.
Die Erfindung ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung der Vergasungseinheit im Vergleich zu herkömmlichen Festbett- aber auch Teilstromvergasern. Durch den insbesondere pneumatischen Transport des Pyrolysegutes zur Reduktionseinheit bei gleichzeitiger partieller Oxidation wird eine Reduktion der Teere aus der Pyrolyse, die Bereitstellung der notwendigen Energie zur nachfolgenden Reduktion, ein vollständiger Weitertransport aller Produkte aus der Pyrolyse und der Rückhaltung nicht vergaster Komponenten durch Massenkraftrückhaltesysteme ermöglicht. Ein auf den Vollstrom reduzierend wirkendes Vergasungsbett, ohne den nachteiligen Druckverlust eines Festbettes bei gleichzeitiger Effizienz und Verschlackungssicherheit wird somit ermöglicht. Mechanische Einbauten wie Roste und/oder ähnliches und/oder zusätzliches Bettmaterial, wie Quarzsand und/oder ähnliches sind nicht mehr zwingend erforderlich. Ebenfalls fallen notwendige Manipulationseinheiten zur Stoffstromtrennung nach der Pyrolyse weg. Der Hochtemperaturbereich (Oxidationszone) wird stark eingeschränkt; eine einfache Bauweise verringert zudem Gestehungs- und Wartungskosten. Das Verfahren sowie die Vorrichtung erlauben insbesondere eine einfache technische Realisierung der Vergasungshauptkomponenten, eine hohe Gasqualität bereits vor der Gasreinigung, eine hohe Verschlackungssicherheit und/oder eine hohe Effizienz.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben; es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines mehrstufigen Vollstromvergasers;
2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines mehrstufigen Vollstromvergasers mit einer Feststoffrückführung;
3 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines mehrstufigen Vollstromvergasers mit einer Reduktionseinheit, die ein Feststoffrückhaltesystem aufweist;
4 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines mehrstufigen Vollstromvergasers mit einer Oxidationseinheit, die Strömungsstabilisatoren aufweist;
5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mehrstufigen Vollstromvergasers. Zu vergasendes Material, wie Biomasse bzw. kohlenstoffhaltige Rohstoffe, werden einer Pyrolyseeinheit 1 zugeführt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines achsenlosen Spiralfördersystems. Die Pyrolyseeinheit ist vorzugsweise stehend bzw. senkrecht angeordnet und weist eine im Wesentlichen vertikale Steigschnecke 4 auf. Das Pyrolysegut bzw. zu vergasende Material wird über eine vorzugsweise achslose, im Wesentlichen vertikal angeordnete Schnecke 4 zu einem Auswurf 5 befördert. Vorzugsweise erfolgt die Pyrolyse als allo- bzw. autotherme Verschwelung, also mit bzw. ohne äußere Energiezufuhr.
Vorzugsweise erfolgt die Einbringung von Wärme in die Pyrolyseeinheit 1 mittels heißen Gasen. Vorzugsweise werden heiße Gase mittels mindestens einer Gasdüse 6 in die Pyrolyseeinheit 1 eingebracht. Derartige Gase wirken vorzugsweise reduzierend, oxidierend und/oder inert auf das Material bzw. Aufgabegut.
Anstatt der Eindüsung von heißen Gasen erfolgt bei der autothermen Pyrolyse eine Einbringung einer definierten Menge von Oxidationsmittel, vorzugsweise Luft bzw. Sauerstoff. Bei einem gewissen Anteil des zu pyrolysierenden Gutes erfolgt somit eine Verbrennungsreaktion aus welcher die nötige Wärme für die Pyrolyse des Restmaterials bezogen wird.
Die in die Pyrolyseeinheit 1 eingebrachte Wärme kann also extern erzeugt oder von einem anderen Prozessschritt des Vollstromvergasers zurückgeführt werden. In der Pyrolyseeinheit 1 wird eine auto- bzw. allotherme Verschwelung des zu vergasenden Materials sichergestellt. D. h. eine Verbrennung wird vorzugsweise durch eine entsprechende Atmosphäre verhindert.
Die hier beschriebene Pyrolyseeinheit 1 stellt eine vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsform dar, die zum besseren Verständnis der Erfindung gezeigt wird. Sie kann durch andere bekannte Pyrolyseeinheiten bzw. Verfahren ersetzt werden.
Das Material, das die Pyrolyseeinheit durchlaufen hat, gelangt über einen Auslass 5 zu einer Oxidationseinheit 2. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform gelangt das pyrolysierte Gut gravimetrisch im Vollstrom zusammen mit dem Verschwelgas in die in die Oxidationseinheit 2. Vorzugsweise fällt das aus der Pyrolyseeinheit kommende Material über den Auslass 5 zur Oxidationseinheit 2 ohne weitere Maßnahmen. Durch optionale Maßnahmen kann der Materialfluss zwischen der Pyrolyseeinheit 1 und der Oxidationseinheit 2 sowie durch die Oxidationseinheit hindurch sichergestellt bzw. beeinflusst werden, beispielsweise durch einen im Wesentlichen nach der Pyrolyseeinheit 1 angeordneten Zerkleinerer.
Der aus der Pyrolyseeinheit 1 austretende Vollstrom weist feste, flüssige und gasförmige Bestandteile auf.
In der erfindungsgemäßen Oxidationseinheit 2 wird ein Vergasungsmittel in den Vollstrom eingebracht. Vorzugsweise wird das Vergasungsmittel mittels mindestens einer Düseneinheit 7, 8 in den Vollstrom eingebracht. Eine Düseneinheit 7, 8 ist vorzugsweise so an der Oxidationseinheit 2 angeordnet, dass durch das Einbringen des Vergasungsmittels das Material im Wesentlichen von einem Materialeingang der Oxidationseinheit 2 durch eine Oxidationszone zu einer Materialausgangsöffnung transportiert wird. Vorzugsweise wird das Material durch die Geschwindigkeit, den Druck und/oder die Richtung des eingebrachten Vergasungsmittels und/oder durch eine Volumenzunahme des Vergasungsmittels, die mit der Oxidation einhergeht, transportiert. Das eingebrachte Vergasungsmittel expandiert vorzugsweise zumindest einen Teil des Vollstroms, wodurch ein Druck entsteht. Vorzugsweise expandiert das Vergasungsmittel alleine den Vollstrom nur teilweise und zusätzlich expandiert die Gasfraktion des Vollstromes durch die Temperaturerhöhung aufgrund der vorzugsweise exotherm ablaufenden Redoxreaktionen der Oxidationseinheit. Die Oxidation bedingt insbesondere eine Temperatur- und Geschwindigkeitserhöhung des Gases.
Vorzugsweise erfolgt der Transport des Materials bzw. des Materialstroms oder des Vollstroms durch die Geschwindigkeit und optional das Volumen des eingebrachten Vergasungsmittels, bzw. wird dadurch unterstützt. Weiterhin vorzugsweise, wird der Transport des Materials durch die Oxidationseinheit durch eine spezielle Ausgestaltung der Strömungsquerschnittflächen der Vorrichtung unterstützt. Vorzugsweise weist der Strömungsquerschnitt im Bereich vor der Oxidationseinheit 2 eine erste Größe auf, die größer oder gleich der Größe des Strömungsquerschnitts der Oxidationseinheit ist. Vorzugsweise sind die Oxidationseinheit und/oder die Zuführung zur Oxidationseinheit in etwa rohrförmig ausgebildet. Vorzugsweise weist die Zuführung zur Oxidationseinheit einen Durchmesser von etwa 10 cm bis 60 cm, vorzugsweise von etwa 30 cm und die Oxidationseinheit einen Durchmesser von etwa 5 cm bis 30 cm, vorzugsweise von etwa 20 cm auf. Die Größen und Größenverhältnisse sind vorzugsweise insbesondere abhängig von der Leistung der Vorrichtung.
Die Ausrichtung der Oxidationseinheit ist vorzugsweise in etwa horizontal, weiterhin vorzugsweise in einem Bereich von etwa +60° bis –60° zur Horizontalen. Das in die Oxidationseinheit eingebrachte Material weist vorzugsweise eine Strömungsrichtung auf, die in einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des Materials in der Oxidationseinheit ausgerichtet ist und vorzugsweise in einem Winkel von etwa 10° bis 100° zur Strömungsrichtung des Materials in der Oxidationseinheit ausgerichtet ist. Die winklige Ausrichtung der Bereiche zueinander und/oder das Strömungsquerschnittsverhältnis vor zu in der Oxidationseinheit 2 resultiert vorzugsweise in einer Sogwirkung, die den Transport des Materials entlang der Oxidationseinheit 2 unterstützt.
Die Vermischung beider Ströme, insbesondere des Pyrolyse Vollstroms und des Vergasungsmittelstroms, und insbesondere zusammen mit einer Strömungsquerschnittreduktion in der Oxidationszone stellt vorzugsweise den Transport des Materials, insbesondere durch die bzw. entlang der Oxidationseinheit sicher.
Vorzugsweise wird der Materialtransport ferner durch die Verbrennung und die Temperaturerhöhung unterstützt.
Die Oxidationseinheit 2 ist dabei so ausgestaltet, dass durch den Druck und/oder die weiteren genannten Mechanismen das Material in Richtung der Materialausgangsöffnung transportiert wird. Vorzugsweise vergrößert sich zumindest teilweise der Strömungsquerschnitt der Oxidationseinheit 2 in Materialtransportrichtung, d. h. in Richtung des Materialausgangs. Alternativ ist dieser Strömungsquerschnitt vorzugsweise konstant.
Wie in 1 wiedergegeben ist mindestens eine Düseneinheit 7, die eine oder mehrere Düsen zum Einbringen von Vergasungsmittel aufweist, außerhalb des Volumenstromwegs angeordnet. Vorzugsweise ist eine Düseneinheit 7 im Bereich einer Richtungsänderung des Volumenstromwegs angeordnet. Wie in der in 1 dargestellten bevorzugten Anordnung erfährt der Volumenstrom beim Eintritt in die Oxidationseinheit 2 vorzugsweise eine Richtungsänderung von etwa 20° bis 160°, vorzugsweise etwa 20° bis 70°, etwa 45° bis 135° und ebenfalls bevorzugt von etwa 90° oder etwa 45°. Besonders bevorzugt erfolgt die Richtungsänderung in einem spitzen Winkel, so dass keine schlagartige Richtungsänderung des Stroms erfolgt. Hierbei ist eine Düseneinheit vorzugsweise außerhalb des Volumenstroms und in Ausrichtung mit dem Weg des Volumenstroms in der Oxidationseinheit, vorzugsweise rückwärtig bzw. hinter dem Weg des Volumenstroms in der Oxidationseinheit angeordnet.
Vorzugsweise wird an mehreren Positionen entlang der Oxidationseinheit 2 Vergasungsmittel eingebracht. Durch diese mehrstufige Oxidation kann der Vollstromvergaser feste Vollstrombestandteile verschiedener Größen verarbeiten. Vorzugsweise werden auch flüssige Vollstrombestandteile, wie zum Beispiel Teere, im Wesentlichen vollständig oxidiert oder durch die dort herrschenden hohen Temperaturen zersetzt bzw. gecrackt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Oxidationseinheit und insbesondere die erfindungsgemäße Einbringung von Vergasungs- bzw. Oxidationsmittel, insbesondere an mehreren Stellen entlang der Oxidationseinheit, bedingt das Vorliegen einer hohen, turbulenten Strömung, was wiederum zu einer guten Durchmischung des Vollstroms und damit zu einer verbesserten Oxidation führt.
Besonders bevorzugt kann, insbesondere bei einer mehrstufigen Oxidation, die Geschwindigkeit des Vollstroms gesteuert bzw. geregelt werden, wodurch sich unter anderem der Synthesegas aufweisende Strom aus der Oxidationseinheit 2 kontrollieren lässt. Insbesondere wird somit der pneumatische Transport bei verschiedenen Betriebszuständen sichergestellt.
Vor und/oder an dem Materialausgang der Oxidationseinheit 2 ist vorzugsweise eine Düseneinheit 8 zum Einbringen von Vergasungsmittel in den Vollstrom angeordnet. Dadurch können im Vollstrom noch enthaltene flüssige und/oder feste Stoffe oxidiert werden. Vorzugsweise entspricht die mindestens eine Düseneinheit 8 im Wesentlichen der oben beschriebenen Düseneinheit 7. Vorzugsweise erlaubt die Düseneinheit 8 alternativ oder zusätzlich eine Steuerung und/oder Regelung des Vollstroms. Vorzugsweise erlaubt sie insbesondere eine Leistungsregelung bei verschiedenen Betriebszuständen und/oder eine Stabilisierung des Betts in der Reduktionseinheit 3.
Der Materialausgang der Oxidationseinheit 2 ist vorzugsweise mit einer Reduktionseinheit 3 verbunden, so dass aus der Oxidationseinheit 2 austretendes Material in die Reduktionseinheit 3 gelangt. Vorzugsweise ist die Reduktionseinheit 3 stehend angeordnet, so dass der Materialfluss durch die Reduktionseinheit 3 im Wesentlichen senkrecht und vorzugsweise entgegen der Gravitationskraft erfolgt. Der Materialfluss wird dabei durch die Oxidationseinheit 2 bzw. durch die Düseneinheiten 7, 8 so gesteuert, dass sich in der Reduktionseinheit 3 eine schwebende Reduktionszone, insbesondere ein in Schwebe gehaltenes Bett, insbesondere ohne zusätzliches Bettmaterial, ausbildet. Dies wird vorzugsweise durch die Geometrie der Reduktionseinheit und insbesondere ihre trompetenförmige Aufweitung in Strömungsrichtung unterstützt oder bedingt. In der Reduktionszone werden im Wesentlichen verbleibende Kohlenstoffe mit dem aus der Oxidationseinheit 2 austretendem teerarmen Gas reduziert.
Durch die stehende Anordnung der Reduktionseinheit 3, werden nicht gasförmige Bestandteile im Materialstrom durch die Schwerkraft zurückgehalten, vorzugsweise bis sie zu Gas reduziert wurden.
Am Ausgang der Reduktionseinheit 3 weist der Materialstrom hauptsächlich Synthesegas auf, das nach optionalen Schritten wie Abkühlung, beispielsweise in einem Wärmetauscher, und/oder Reinigung, einem Gasspeicher bzw. einer Verbrennungsmaschine und/oder einer anderen Verwertungsform zugeführt werden kann. Die durch die Abkühlung gewonnene Energie wird besonders bevorzugt innerhalb des Systems rückgeführt. So kann beispielsweise eine Trocknung von zu vergasendem Material bzw. Biomasse ohne externe Energiezufuhr bewerkstelligt werden.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit einer Feststoffrückführung 9. Die Feststoffrückführung 9 ist zwischen Ausgang der Reduktionseinheit 3 und der Oxidationseinheit 2 angeordnet. So können im Materialstrom enthaltende feste und/oder flüssige Bestandteile in die Oxidationseinheit 2 zurückgeführt werden. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass im Wesentlichen keine festen und/oder flüssigen Bestandteile im Synthesegas verbleiben. Dadurch können die rückgeführten Bestandteile zumindest teilweise in Gas umgewandelt werden, was eine höhere Effizienz zur Folge hat. Weiter wird durch diese Maßnahme die Reinheit bzw. Qualität des Synthesegases nach der Feststoffrückführungseinheit 9 verbessert.
Das rückgeführte Material wird vorzugsweise an einer Position in die Oxidationseinheit 2 eingebracht, die in Vollstromrichtung hinter dem Materialeingang liegt, an dem Material aus der Pyrolyseeinheit 1 in die Oxidationseinheit 2 eingebracht wird. Vorzugsweise wird das rückgeführte Material in Strömungsrichtung eingebracht, vorzugsweise in einem spitzen Winkel. Die Einbringung erfolgt alternativ vorzugsweise auch in dem Bereich zwischen Pyrolyseeinheit 1 und Oxidationseinheit 2, bspw. in das in 2 dargestellte Fallrohr nach zwischen den Einheiten 1 und 2.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Vollstromvergaser mit einer bevorzugten Reduktionseinheit 3, die eine Rückhalteeinheit 10 aufweist. Die Rückhalteeinheit 10 dient insbesondere dazu, feste und flüssige Bestandteile des Materialstroms zurückzuhalten. Die Rückhalteeinheit 10 ist vorzugsweise so konstruiert, dass sie eine stabilisierende Wirkung auf die Reduktionszone bzw. das in Schwebe gehaltene Bett in der Reduktionseinheit 3 hat. Somit wird die Reduktionszone in ihren Eigenschaften optimiert und folglich die Reduktion der aus der Oxidationseinheit 2 in die Reduktionseinheit 3 transportierten Materialien verbessert. Vorzugsweise ist die Rückhalteeinheit 10 justierbar, so dass der Strömungswiderstand des Materialflusses durch die Reduktionseinheit 3 verändert bzw. optimierbar ist.
4 zeigt einen erfindungsgemäßen Vollstromvergaser mit einer bevorzugten Oxidationseinheit 2, die eine Stabilisierungseinheit 11 aufweist. Die Stabilisierungseinheit 11 ist ausgebildet, insbesondere Verwirbelungen des Vollstroms beim Transport durch die Oxidationseinheit 2 zu vermeiden. Die Stabilisierungseinheit 11 wird vorzugsweise zumindest in Kurven bzw. Biegungen der Oxidationseinheit angeordnet. Ein Teil der in 3 gezeigten Stabilisierungseinheit erstreckt sich vorzugsweise in die Reduktionseinheit 3.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Vergasers. Vorzugsweise wird ein Rohstoff bzw. Brennstoff in einem Trocknungsschritt 17 von eventuell vorhandener Feuchtigkeit befreit. Vorzugsweise wird ein übermäßiger Wassergehalt entfernt, der sich im Pyrolyseschritt aufgrund der Verdampfungsenergie als energetisch problematisch erweisen kann. Insbesondere ist die Pyrolyse bereits endotherm, so dass bei zuviel Wassergehalt noch mehr Energie der Pyrolyse zugeführt werden, was zu Effizienzverlusten führt. Die Energie dafür wird vorzugsweise, wie weiter oben bereits beschrieben, von späteren Prozessschritten rückgeführt.
Der Brennstoff wird nach der Trocknung der Pyrolyseeinheit 1 zugeführt. Aus dem Brennstoff entstehen in der Pyrolyseeinheit 1 durch das Einbringen von Wärme, beispielsweise von heißen Abgasen aus einem Brenner oder Motor, insbesondere die Bestandteile Gas, Kohle und Teer, die zusammen den Vollstrom bilden. Weiterhin vorzugsweise erfolgt die Vergasung autotherm, also ohne äußere Energiezufuhr. Anstatt der Eindüsung von heißen Gasen erfolgt bei der autothermen Pyrolyse eine Einbringung einer definierten Menge von Oxidationsmittel, vorzugsweise Luft bzw. Sauerstoff. Bei einem gewissen Anteil des zu pyrolysierenden Gutes erfolgt somit eine Verbrennungsreaktion aus welcher die nötige Wärme für die Pyrolyse des Restmaterials bezogen wird.
Nach der Pyrolyse wird der Vollstrom der Oxidationseinheit 2 zugeführt. Durch das Einbringen eines Oxidationsmittels bzw. Vergasungsmittels werden Bestandteile des Vollstroms, insbesondere das in der Pyrolyse erzeugte teerhaltige Gas und der verbleibende Kohlenstoff, zumindest partiell oxidiert. Durch das Einbringen des Oxidationsmittels und/oder durch die bei der Oxidation entstehende Volumenexpansion zumindest eines Teils des Vollstroms, wird der Vollstrom von der Materialeingangsöffnung zur Materialausgangsöffnung der Oxidationseinheit 1 transportiert. Vorzugsweise werden an mindestens zwei verschiedenen Positionen 2, 12 der Oxidationseinheit 2 Oxidationsmittel in den Vollstrom eingebracht, i. a. wie bereits beschrieben. Dadurch kann der Transport, insbesondere die Geschwindigkeit des Vollstroms, die Leistung und/oder das Bett gesteuert werden. Vorzugsweise erfolgt eine Regelung durch eine Volumenstromerfassung, bspw. durch das Vorsehen von entsprechenden Sensoren, bspw. im Vollstrom, vorzugsweise am Materialausgang der Oxidationseinheit und/oder in der Reduktionseinheit, vorzugsweise am Ausgang der Reduktionseinheit, und einer entsprechenden Ansteuerung des Einbringens des Oxidationsmittels auf Basis der von dem/den Sensor(en) aufgenommenen Information.
Der Vollstrom wird von der Oxidationseinheit 2 in die Reduktionseinheit 3 transportiert, wobei der Vollstrom nach der Oxidation vorzugsweise im Wesentlichen keine Teere aufweist. Die Reduktionseinheit 3 reduziert im Wesentlichen teerarmes Gas mit Kohlenstoff.
Das heiße, die Reduktionseinheit verlassende, Gas, das Temperaturen von ca. 500°C bis 900°C hat, wird vorzugsweise in einem Wärmetauscher 13 abgekühlt, wobei die Wärme vorzugsweise bei der Trocknung des Brennstoffs im Wärmetauscher 17 verwendet wird.
In einer folgenden Gasreinigung 14 werden im Gas verbliebene Verunreinigungen, wie beispielsweise Staub, entfernt. Nach der optionalen Reinigung wird das Synthesegas einem Gasspeicher 15 bzw. einer Verbrennungsmaschine und/oder anderen Verwertungseinheit 16 zugeführt.

Claims

Verfahren zum Oxidieren und anschließenden Reduzieren mit den Schritten: Bereitstellen einer Oxidationseinrichtung und Einbringen eines Vergasungsmittels zur zumindest partiellen Oxidation eines festen, flüssigen und gasförmigen Material aufweisenden Vollstroms, derart, dass der Vollstrom von einem Materialeingang durch einen Oxidationsbereich (2) zu einem Materialausgang transportiert wird, Bereitstellen einer Reduktionseinheit (3), wobei der Materialausgang der Oxidationseinheit mit der Reduktionseinheit (3) verbunden ist, sodass das Material aus der Oxidationseinheit in die Reduktionseinheit (3) gelangt, wobei die Reduktionseinheit einen sich zur Ausgangsöffnung der Oxidationseinheit hin verjüngenden Querschnitt aufweist, und Ausbilden eines stabilen in Schwebe gehaltenen Bettes innerhalb der Reduktionseinheit.
Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt des thermischen Zersetzens des Materials des Vollstroms in einer Pyrolyseeinheit (1) vor dem Einbringen des Vergasungsmittels.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Material in dem Oxidationsbereich (2) im Wesentlichen ohne externe Energiezuführung oxidiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit dem Schritt des Regelns bzw. Steuerns der Geschwindigkeit des Materialstroms in dem Oxidationsbereich (2) durch das kontrollierte Einbringen des Vergasungsmittels.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit dem Schritt der Reduktion des oxidierten Materials in einer Reduktionseinheit (3) zur zumindest teilweisen Vergasung von festen und/oder flüssigen Bestandteilen.
Vorrichtung mit einer Oxidationseinheit (2) zum zumindest partiellen Oxidieren eines festes, flüssiges und gasförmiges Material aufweisenden Vollstroms mit einem Materialeingang, einem Materialausgang und einem sich dazwischen erstreckenden Oxidationsbereich, wobei die Vorrichtung mindestens eine Einheit (7, 8) zum Einbringen von Vergasungs- bzw. Oxidationsmittel aufweist, wobei der Vollstrom pneumatisch vom Materialeingang durch den Oxidationsbereich (2) zum Materialausgang transportiert wird, und einer Reduktionseinheit (3), wobei der Materialausgang der Oxidationseinheit mit der Reduktionseinheit (3) verbunden ist, sodass das Material aus der Oxidationseinheit in die Reduktionseinheit (3) gelangt, wobei die Reduktionseinheit einen sich zur Ausgangsöffnung der Oxidationseinheit hin verjüngenden Querschnitt aufweist, und einer Steuerung/Regelung des Vollstroms, sodass in der Reduktionseinheit ein stabiles in Schwebe gehaltenes Bett vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung dazu angepasst ist, den Vollstrom kontinuierlich zu transportieren.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vorrichtung dazu angepasst ist, dass der Transport des Vollstroms zeitgleich mit der zumindest partiellen Oxidation des Materials erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7, oder 8, wobei die Vorrichtung dazu angepasst ist, dass der Transport des Vollstroms und/oder die zumindest partielle Oxidation durch das Vergasungs- bzw. Oxidationsmittel bewirkt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei die Vorrichtung dazu angepasst ist, dass der Transport des Vollstroms im Wesentlichen unabhängig von der Oxidation erfolgt und im Wesentlichen allein durch eine geeignete Abstimmung zwischen Volumenstrom und Strömungsquerschnitt und der Einbringung eines zusätzlichen Stoffstromes erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, wobei die Vorrichtung dazu angepasst ist, dass das Vergasungsmittel an mindestens zwei verschiedenen Positionen entlang des Transportwegs eingebracht werden kann und/oder entlang des Umfangs des Oxidationsbereichs eingebracht werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 11, wobei die Vorrichtung dazu angepasst ist, dass am Materialeingang thermisch zersetztes Material eingebracht werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12, wobei der Strömungsquerschnitt der Vorrichtung ausgehend vom Materialeingang hin zum Materialausgang konstant ist und/oder sich zumindest teilweise vergrößert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13, wobei die Vorrichtung einen vor dem Materialeingang angeordneten Materialzuführungsabschnitt mit einem Strömungsquerschnitt aufweist, wobei dieser Strömungsquerschnitt größer ist als der Strömungsquerschnitt der Vorrichtung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 14, mit mindestens einer Stabilisierungseinheit (11), die den Materialstrom zumindest in Kurven bzw. Biegungen in Verlaufsrichtung des Oxidationsbereichs (2) stabilisiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 15, wobei die Geschwindigkeit des Materialstroms durch das Einbringen des Vergasungsmittels des Materials regelbar bzw. steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei die Reduktionseinheit (3) mindestens eine Materialrückhalteeinrichtung (10) für feste und/oder flüssige Materialbestandteile aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, mit einer Materialrückführungseinheit (9) zum Zurückführen von festen und/oder flüssigen Materialbestandteilen von der Reduktionseinheit (3) in die Oxidationseinheit (2).
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Oxidationseinheit (2) einen zweiten Materialeingang zum Einführen von von der Reduktionseinheit (3) zurückgeführten Materialbestandteilen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 19, mit einer Energierückführung zu einer Pyrolyseeinheit (1) zum thermischen Zersetzen von Material.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 20, wobei das Material Biomasse, insbesondere kohlenstoffhaltige Rohstoffe, aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 21, wobei die dem Oxidationsbereich nachgeschaltete Reduktionseinheit (3) einen sich zur Materialausgangsöffnung der Oxidationsvorrichtung (2) hin verjüngenden trompetenförmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, wobei die dem Oxidationsbereich nachgeschaltete Reduktionseinheit (3) im Wesentlichen stehend bzw. senkrecht angeordnet ist, so daß der Materialfluß durch die Reduktionseinheit im Wesentlichen senkrecht entgegen der Gravitationskraft erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 23, wobei die dem Oxidationsbereich nachgeschaltete Reduktionseinheit (3) etwa trompetenförmig ausgebildet ist, und das stabile in Schwebe gehaltenes Bett ohne Verwendung von zusätzlichem Bettmaterial erzeugt, und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Materialstroms über den Querschnitt der Reduktionseinheit im Wesentlichen konstant ist.