[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus festen Brennstoffen
bei erhöhtem Druck in einem Wirbelbett unter Verwendung von endotherm und exotherm
reagierenden Vergasungsmitteln, wobei oberhalb des Wirbelbettes ein Nachvergasungsraum
und unterhalb des Sirbelbettes ein Festbett aus den festen Vergasungsrückständen
vorgesehen sind und die Brennstoffe in das Wirbelbett eingeführt, die festen Vergasungsrückstände
aus dem Festbett abgezogen werden und das erzeugte Synthesegas aus dem Nachvergasungsraum
abgezogen wird.
[0002] Die das unterhalb des Wirbelbettes befindliche Festbett bildenden festen Vergasungsrückstände
bestehen überwiegend aus mineralischen Begleitstoffen der Brennstoffe, also deren
Asche und mineralischen Beimengungen, wobei allerdings auch noch ein gewisser Anteil
an C-haltigen Feststoffen im Festbett vorhanden ist. Es kann sich dabei einmal um
gröbere Körnungen handeln, die aufgrund ihres größeren Gewichtes nach unten durch
das Wirbelbett hindurch auf das Festbett fallen. Ein anderer Teil der C-haltigen Partikel
im Festbett wird aus kleineren Körnern bestehen, deren C-Gehalt im Vergasungsprozeß
weitgehend, jedoch nicht restlos umgesetzt worden ist.
[0003] Eine wesentliche Voraussetzung für das einwandfreie Funktionieren eines derartigen
Verfahrens besteht darin, dab die Vergasungsrückstände störungsfrei unten aus dem
Reaktor, in welchem der Vergasungsprozeß abläuft, abgezogen werden. Störungen können
insbesondere dann auftreten, wenn Bereiche des Festbettes, in denen noch C-haltige
Vergasungsrücksstände vorhanden sind, eine Überhitzung erfahren. Dies tritt vor allem
dann auf, wenn sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in das Festbett eingeblasen wird.
Die dadurch bewirkte exotherme Umsetzung mit den C-haltigen Bestandteilen des Festbettes
bewirkt eine erhebliche Temperaturerhöhung mit der Folge, daß die mineralischen Bestandteile
des Festbettes zusammenbacken, teilweise sogar schmelzen, und Agglomerate bilden.
Dies kann in Extremfällen dazu führen, daß der Betrieb des Reaktors unterbrochen
werden muß, um die Anbackungen, Agglomerate usw. mit mechanischen Mitteln zu entfernen.
Derartige Betriebsunterbrechungen können in Anbetracht der Notwendigkeit, den Reaktor
nach Unterbrechung des Vergasungsprozesses abkühlen zu lassen usw., ggf. Tage dauern.
Im Hinblick auf die vorgenannten Probleme wird im allgemeinen so verfahren, daß exotherm
wirkendes Vergasungsmittel, also Sauerstoff, soweit oberhalb der oberen Begrenzung
des Festbettes eingeblasen wird, daß eine Umsetzung dieses Sauerstoffes mit im Festbett
noch befindlichen C-haltigen Partikeln in jedem Fall vermieden wird. Dies bedeutet,
daß Sauerstoff nur in das Wirbelbett und ggf. in den darüber befindlichen Nachreaktionsraum
eingeführt wird.
[0004] Da an einem Reaktor die Positionen der Düsen, durch welche Vergasungsmittel in den
Vergasungsprozeß eingeführt werden, normalerweise festliegen, jedenfalls während des
Betriebes zumindest nicht wesentlich geändert werden können, kann die vorbeschriebene
Bedingung, daß die Zufuhr von sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel nur oberhalb der
oberen Begrenzung des Festbettes stattfindet, nur dann eingehalten werden, wenn die
obere Begrenzung des Festbettes während des Vergasungsprozesses, der ggf. über Wochen
und Monate ununterbrochen abläuft, bezüglich ihrer Höhenlage keine wesentliche Änderung
erfährt und somit unterhalb des Bereichs bleibt, in welchem Sauerstoff in den Prozeß
bzw. den Reaktor, in welchem der Prozeß abläuft, eingeblasen wird. Wenn das Niveau
der oberen Begrenzung des Festbettes während der Dauer des Vergasungsprozesses mehr
oder weniger konstant gehalten werden soll, ist es erforderlich, daß aus dem Festbett
unten soviel Material abgezogen und somit aus dem Vergasungsprozeß herausgeführt wird,
wie von oben aus dem Wirbelbett sich Material auf dem Festbett absetzt. Das Einhalten
dieser Bedingung hat bei den bisher in der Praxis betriebenen Vergasungsreaktoren
keine besonderen Schwierigkeiten bereitet, weil der in den Vergasungsprozeß eingeführte
feste Brennstoff über lange Zeiträume eine mehr oder weniger gleichmäßige Beschaffenheit
aufwies. D. h., daß die Relation zwischen dem Kohlenstoff und den nicht umsetzbaren
mineralien Begleitstoffen, also insbesondere Asche und ggf. auch andere mineralische
Begleitstoffen,über lange Zeiträume mehr oder weniger konstant blieb. Dies ist in
vielen Fällen dadurch erreicht worden, daß bereits bei der Gewinnung der festen Brennstoffe,
also beispielsweise der Kohle oder Torf, in der Lagerstätte, entsprechende Vorkehrungen
getroffen wurden. In anderen Fällen ist die aus der Lagerstätte kommende Kohle einem
Aufbereitungsprozeß unterzogen worden, durch den eine gleichbleibende Qualität des
festen Brennstoffes auch im Sinne der vorgenannten Relation zwischen C und unvergasbaren
mineralischen Begleitstoffen gewährleistet werden konnte.
[0005] Lagerstätten, deren feste Brennstoffe hinsichtlich des Aschegehaltes und anderer
unvergasbarer Begleitstoffe eine über längere Zeiträume sich erstreckende Gewinnung
von Brennstoffen mit gleichbleibender Qualität erlauben, werden immer seltener, da
derartige Vorzüge aufweisende Lagerstätten bereits in der Vergangenheit weitgehend
abgebaut worden sind. Hinzu kommt, daß selbst dort, wo solche Lagerstätten noch vorhanden
sind, aufgrund der modernen Abbaumethoden eine Gewinnung der Kohle oder anderer fester
Brennstoffe ohne bezüglich der Mengen schwankender Begleitmineralien, die nicht vergasbar
sind, in vielen Fällen unmöglich ist. Als Beispiel sei hierzu auf die Gewinnung von
Kohle, z. B. Braunkohle, im Tagebau mittels großer Schaufelradbagger verwiesen, die
das Heraushalten von im Kohleflöz eingelagerten mehr oder weniger schmalen Schichten
aus Sand oder anderen unvergasbaren Materialien nicht erlauben. Entsprechendes gilt
auch für die Gewinnung anderer Kohlearten und auch für den untertägigen Bergbau.
[0006] Für den einleitend beschriebenen Vergasungsprozeß stellt der absolute und relative
Anteil an nicht umsetzbaren mineralischen Begleitmaterialien im Brennstoff, jedenfalls
innerhalb bestimmter Grenzen, kein Problem dar, so daß auch Brennstoffe mit einer
gegenüber den bisher eingesetzten Brennstoffen schlechteren Qualität im Sinne von
höherem Aschegehalt für die Gewinnung von Synthesegas verwendet werden könnten. Dies
ist sogar aus Kostengründen sehr erwünscht, da Brennstoffe mit höherem Ballastanteil
merklich billiger sind. Schwierigkeiten bereitet jedoch die Tatsache, daß die Relation
zwischen vergasbarem Kohlenstoff und nicht vergasbaren mineralischen Begleitstoffen
in vielen Fällen bei diesen Kohlen minderer Qualität stark schwankt. Dieser Nachteil
könnte selbstverständlich durch eine entsprechende Vorbehandlung der Kohle beseitigt
oder doch zumindest merklich verringert werden. Damit ist jedoch eine Verteuerung
des im Vergasungsprozeß verwendeten Brennstoffes verbunden, die den Kostenvorteil
der Kohle minderer Qualität, der aus Wirtschaftlichkeitsgründen auch für den Vergasungsprozeß
nutzbar gemacht werden muß, zumindest weitgehend beseitigt.
[0007] Der über die Dauer des Vergasungsprozesses schwankende Anteil an nicht vergasbaren
Mineralien hat bei der bisher üblichen Prozeßführung den Nachteil, daß die Höhe des
Festbettes und damit das Niveau der oberen Begrenzung desselben unvorhersehbaren und
unkontrollierbaren Schwankungen unterliegt, die abhängen von den Schwankungen des
Gehalts an unvergasbaren Bestandteilen des in den Vergaser eingeführten Brennstoffes.
D. h., daß die Einhaltung der für einen störungsfreien Ablauf des Vergasungsprozesses
erforderlichen Bedingung, die obere Begrenzung des Festbettes in jedem Fall unterhalb
eines Niveaus zu halten, bei welchem es mit sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel in
Berührung kommt, nicht mehr gewährleistet ist. Vielmehr besteht die Gefahr, daß auch
bei nur kurzzeitigem Ansteigen des Anteils an nicht vergasbaren Feststoffen die Höhe
des Festbettes soweit ansteigt, daß zumindest sein oberer Bereich in eine Zone gelangt,
in die sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeblasen wird, da sich in dieser Zone
normalerweise der untere Abschnitt des Wirbelbettes befindet. Dieses Ansteigen des
Festbettes ist darauf zurückzuführen, daß die unvergasbaren mineralische Substanzen,
soweit sie Begleitmineralien darstellen, also nicht mit der Kohle verwachsen sind,
sofort nach dem Eintreten in den Reaktor durch das Wirbelbett nach unten bis auf das
Festbett hindurchfallen, da sie ein merklich höheres spezifisches Gewicht aufweisen
als jene Partikel, die ganz oder überwiegend aus Kohlenstoff bestehen. Der höhere
Anteil an unvergasbaren Substanzen kann sich aber auch dahingehend auswirken, daß
die kohlenstoffhaltigen Partikel einen höheren Ascheanteil aufweisen, so daß auch
hierdurch der Anteil der festen Vergasungsrückstände, der in das Festbett gelangt,
größer wird und somit zu einem Anwachsen des Festbettes und somit zu einer Verlagerung
der oberen Begrenzung desselben nach oben führt.
[0008] Es war bereits erläutert worden, daß das Einblasen von sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel
in das Festbett nach kurzer Zeit zu einer erheblichen Temperaturerhöhung führt, da
der Kohlenstoff, der insbesondere im oberen Teil des Festbettes befindlichen C-haltigen
Partikel mit dem Sauerstoff unter Bildung erheblicher Wärmemengen umgesetzt wird oder
werden. Dabei entstehen Temperaturspitzen, die ein Schmelzen oder Sintern zumindest
bestimmter Ascheanteile bewirken, so daß Anbackungen und Agglomeratbildungen praktisch
unvermeidbar sind. Hierbei ist zusätzlich zu berücksichtigen, daß normalerweise im
oberen Bereich des Festbettes ohnehin eine Anreicherung an kohlenstoffhaltigen Materialien
vorhanden ist, so daß die Menge an mit dem Sauerstoff des Vergasungsmittels umsetzbaren
Kohlenstoff normalerweise immer ausreichen wird, um eine zu den vorbeschriebenen unerwünschten
Folgen führende Temperaturerhöhung zu bewirken. Diese Anreicherung an Kohlenstoff
enthaltenden Partikeln im oberen Bereich des Festbettes ist insbesondere darauf zurückzuführen,
daß normalerweise durch das Festbett von unten nach oben ein Gas geleitet wird, welches
eine zu starke Verfestigung des Festbettes verhindern soll, ohne allerdings dieses
soweit aufzulockern, daß es die physikalischen Eigenschaften eines Wirbelbettes hat.
Bei diesem durch das Festbett geleiteten Gas, das ggf. auch die Funktion eines Kühlmediums
haben kann, handelt es sich in vielen Fällen um ein endothermes Vergasungsmittel,
also beispielsweise CO₂ oder Dampf.
[0009] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren der einleitend beschriebenen Art. Ihr
liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren so zu verbessern, daß auch feste Brennstoffe
eingesetzt werden können, die einen stark schwankenden Gehalt an nicht vergasbaren
Feststoffen aufweisen, ohne daß dadurch der störungsfreie Verlauf des Vergasungsverfahrens
eine merkliche Beeinträchtigung erfährt.
[0010] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Geschwindigkeit, mit
welcher die das Festbett bildenden festen Vergasungsrückstände aus dem Vergasungsprozeß
abgezogen werden, in Abhängigkeit von der Höhe des Festbettes derartig geregelt wird,
daß die obere Begrenzung des Festbettes unterhalb jenes Bereiches bleibt, in welchem
sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel in den Vergasungsprozeß eingeführt wird. Im Ergebnis
bedeutet dies, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die festen Vergasungsrückstände
aus dem Vergasungsprozeß bzw. dem Reaktor abgezogen werden, abhängt vom Anteil der
Menge der nicht umsetzbaren Bestandteile des in den Vergasungsprozeß eingeführten
kohlenstoffhaltigen Materials. Da die Erfassung dieses Anteils jedoch nicht oder nur
mit großem Aufwand möglich wäre, wird die Höhe des Festbettes erfaßt, und diese als
Regelgröße verwendet.
[0011] Als besonders zweckmäßig hat sich eine Verfahrensführung herausgestellt, bei welcher
als Meßwert zur Bestimmung der Lage der oberen Begrenzung des Festbettes die Temperatur
im Festbettbereich verwendet wird. Eine derartige Verfahrensweise beruht auf der
Tatsache, daß die Temperatur im Wirbelbett normalerweise höher ist als die im Festbett,
und zwar aufgrund der im Wirbelbett stattfindenden exothermen Umsetzungen. Das Festbett
ist demgegenüber merklich kühler. Dies gilt insbesondere dann, wenn von der bereits
erwähnten Möglichkeit Gebrauch gemacht wird, ein endotherme Umsetzungen bewirkendes
Vergasungsmittel durch das Festbett strömen zu lassen, da die Umsetzungen dieses Vergasungsmittels
mit dem noch im Festbett vorhandenen kohlenstoffhaltigen Partikeln zu einer merklichen
Temperaturverringerung führt. Im allgemeinen wird der Temperaturunterschied zwischen
Wirbelbett und oberem Abschnitt des Festbettes in der Größenordnung von 100 - 300°
C liegen.
[0012] Eine andere Möglichkeit sieht vor, als Meßwert zur Feststellung der Lage der oberen
Begrenzung des Festbettes den Druckabfall längs des Festbettes zu verwenden. Hierbei
wird die Tatsache nutzbar gemacht, daß dieser Druckabfall im Festbett merklich tiefer
liegt als in einer entsprechenden Strecke gleicher Höhe im Wirbelbett.
[0013] In der Zeichnung ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema
ein Längsschnitt durch einen Wirbelbett-Vergaser dargestellt, wobei auf die Darstellung
der Nebenaggregate z. B. für die Reinigung des Produktgases, die Abführung der festen
Vergasungsrückstände usw. verzichtet wurde.
[0014] Der Vergasungsprozeß zur Herstellung von Synthesegas läuft in einem Reaktor 10 ab,
in dessen unterem, von oben nach unten konisch sich verjüngenden Bereich 12 sich das
Wirbelbett (fluidisiertes Bett) 14 befindet. An dem konischen Bereich 12 schließt
sich bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel nach oben hin ein
zylindrischer Bereich 16 an, der die Nachvergasungszone 18 enthält.
[0015] An seinem unteren Ende geht der Reaktor 10 in ein Hosenrohr 20 über, dessen beide
Abschnitte in eine Förder- und Kühlschnecke 22 münden. Durch das Hosenrohr 20 und
die Schnecke 22 werden die festen Vergasungsrückstände abgezogen, die sich unterhalb
des Wirbelbettes 14 in einem Festbett 24 sammeln.
[0016] Der zu vergasende feste Brennstoff wird durch eine Schnecke 26 aus einem Vorratsbehälter
28 in den Reaktor 10 eingeführt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs
beispiel tritt der feste Brennstoff in einer merklichen Entfernung unterhalb der oberen
Begrenzung 30 des Wirbelbettes 14 in letzteres ein.
[0017] Der Reaktor 10 ist mit mehreren Zuleitungen für gasförmige Medien versehen. Die am
weitesten unten befindlichen Zuleitungen 32 münden in die beiden Abschnitte des Hosenrohres
20. Sie dienen zur Zuführung eines gasförmigen Mediums zur Auflockerung des Festbettes
24. Bei diesem Medium kann es sich um ein endothermes Vergasungsmittel, beispielsweise
Dampf oder CO₂, aber auch um ein inertes Medium, z. B. Stickstoff, handeln. Letzteres
kann z. B. dann in Frage kommen, wenn das im Reaktor 10 hergestellte Produktgas für
die Ammoniak-Synthese verwendet wird.
[0018] In dem oberhalb des Hosenrohres 20 befindlichen konischen Bereich 12 des Reaktors
10 sind sieben vertikale Abstände voneinander aufweisende Ebenen vorgesehen, in denen
Vergasungsmittel in den Reaktor 10 eingeführt werden. Durch die Zuleitungen 34, 36,
38 in den unteren drei Ebene wird endotherme Umsetzung bewirkendes Vergasungsmittel
zugeführt. In den Zuleitungen 40, 41, 42, 43, die in darüber befindlichen Ebenen
liegen, werden Vergasungsmittel zugeführt, die auch Sauerstoff enthalten.
[0019] Weitere Zuleitungen 44, 45, 46, 47 sind dem Nachreaktionsraum 18 zugeordnet. Durch
sie werden normalerweise exotherme und endotherme Umsetzungen bewirkende Vergasungsmittel
in die Nachreaktionszone 18 eingeführt.
[0020] Der durch die Schnecke 26 in den Reaktor 10 eingeführte feste Brennstoff gelangt
zunächst in das Wirbelbett 14, in welchem die Brennstoffpartikel durch die Vergasungsmittel,
die Entgasungsprodukte, durch Verdampfen des im Brennstoff enthaltenen Wassers entstehenden
Dampf und die Umsetzungs produkte fluidisiert wird. Die sehr kleinen, also staubförmigen
Bestandteile der in das Wirbelbett eingeführten Brennstoffe werden verhältnismäßig
schnell durch das die obere Begrenzung des Wirbelbettes 30 nach oben durchströmende
Gas in den Nachreaktionsraum 18 mitgerissen, in welchem sie weitgehend umgesetzt werden.
Das Ausmaß der Zuführung von Vergasungsmittel in den Nachreaktionsraum 18 hinein hängt
insbesondere ab von der Menge des im Nachreaktionsraum 18 umzusetzenden Kohlenstoffes.
[0021] Die schwereren Partikel fallen nach unten durch das Wirbelbett 14 hindurch auf das
Festbett 24. Bei diesen schwereren Partikeln kann es sich einmal um gröbere, überwiegend
kohlenstoffhaltige Partikel handeln, die zu groß sind, als daß sie von dem das Wirbelbett
von unten nach oben strömenden Gas getragen werden könnten. Zum anderen sedimentieren
solche Partikel nach unten durch das Wirbelbett 14 hindurch auf das Festbett 24, deren
Gewicht im Verhältnis zur Korngröße zu hoch ist. Es kann sich dabei einmal um kohlenstoffhaltige
Partikel mit hohem Aschegehalt handeln. Es kann sich aber auch um solche Partikel
wie z. B. Sandkörner handeln, die ausschließlich aus nicht vergasbaren Substanzen
bestehen.
[0022] Das im Reaktor 10 erzeugte Produktgas wird durch eine nahe dem oberen Ende des Reaktors
10 befindliche Leitung 50 abgezogen und nach Vorreinigung in einem Zyklon 52 nachgeordneten
Einrichtungen, z. B. für die Gasreinigung, zugeführt. Die im Zyklon 52 abgeschiedenen
Feststoffpartikel, die im allgemeinen noch C enthalten, können über eine Leitung 54
in das Wirbelbett 14 und somit in den Reaktor 10 zurückgeführt werden.
[0023] Im unteren Abschnitt des konischen Bereiches 12 sind Temperaturfühler 57, 58, 59
in Ebenen angebracht, die verhältnismäßig kleine vertikale Abstände voneinander aufweisen.
[0024] Normalerweise, d. h. bei konstant bleibendem Anteil der nicht vergasbaren Substanzen
in dem über die Schnecke 26 zugeführten Brennstoff, würde die obere Begrenzung des
Festbettes 24 etwa im Bereich der Ebene 60 liegen, wobei natürlich aufgrund der Tatsache,
daß alle Feststoffteile im Reaktor 10 in ständiger Bewegung sind, die obere Begrenzung
des Festbettes niemals genau in einer Ebene verlaufen wird. Unmittelbar oberhalb des
durch die Ebene 60 gekennzeichneten Bereiches sind die zuunterst befindlichen Düsen
angeordnet, durch die über die Zuleitung 34 endotherme Umsetzungen bewirkendes Vergasungsmittel
zugeführt wird. Für alle Einblasebenen oder -bereiche gilt, daß die Düsen vorteilhaft
über den Umfang des Reaktors verteilt angeordnet sind.
[0025] Bei schwankendem Gehalt an nicht vergasbaren Stoffen in dem in den Reaktor 10 eingeführten
Brennstoff schwanken auch die Anteile der Feststoffe, die in das Festbett 24 gelangen
und von dort über die Schnecke 22 abgezogen werden müssen. Dieser Tatsache wird dadurch
Rechnung getragen, daß im unteren Teil des konischen Bereiches 12 ein Abschnitt 62
vorgesehen ist, der unterseitig durch die Ebene 60 und obersseitig durch eine davon
in einem Abstand befindliche zweite Ebene 61 begrenzt ist. Dieser Abschitt 62 definiert
den Bereich, innerhalb dessen die Höhe es Festbettes 24 in Abhängigkeit vom Anteil
der im zugeführten Brennstoff enthaltenen nicht vergasbarem Materialien variiert.
D. h., daß in Abhängigkeit vom Anteil der nicht vergasbaren Materialien der Abschnit
62 entweder vom Wirbelbett 14 oder vom Festbett 24 oder in seinem oberen Bereich vom
Wirbelbett 14 und in seinem unteren Bereich vom Festbett 24 ausgefüllt ist.
[0026] Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Temperaturfühler
59 etwa in Höhe der unteren Begrenzung des Bereiches 62 angeordnet. Der obere Temperaturfühler
57 liegt etwa in Höhe der Ebene 61, die die obere Grenze des Schwankungsbereiches
62 definiert. Ein dritter Temperaturfühler 58 ist etwa in der Mitte des vertikalen
Schwankungsbereiches 62 angeordnet. Die Temperaturfühler 57, 58 und 59 sind über Leitungen
64 und einem Regler 66 verbunden, der den Antrieb 68 der Förder- und Kühlschnecke
22 beeinflußt.
[0027] Wenn die obere Begrenzung des Festbettes 24 etwa in Höhe der Ebene 60 liegt, wird
der Temperaturfühler 59 eine tiefere Temperatur anzeigen als die darüberangeordneten
Temperaturfühler 57 und 58, diesich dann im Bereich des Wirbelbettes 14 befinden,
das sich unter der genannten Voraussetzung nach unten bis etwa zur Ebene 60 erstreckt.
Die Tatsache, daß im unteren Bereich des Wirbelbettes 14 durch die Zuführungen 34,
36, und 38 ausschließlich endotherme Umsetzungen bewirkende Vergasungsmittel zugeführt
werden, ist dabei ohne Belang, da innerhalb des Wirbelbettes weitgehend eine gleichmäßige
Temperatur vorhanden ist. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß die im
oberen Bereich des Wirbelbettes 14 mit dem Sauerstoff unter Wärmebildung umgesetzten
Partikel aufgrund ihrer durch den Fluidisiereffekt bewirkten ständigen Bewegung auch
in den unteren Teil des Wirbelbettes gelangen, so daß ein ständiger Temperaturausgleich
erfolgt; das Wirbelbett 14 zeichnet sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus.
[0028] Wenn der Anteil der nicht vergasbaren Materialien in der über die Schnecke 26 zugeführten
Kohle oder dgl. größer wird, nimmt auch die Höhe des Festbettes 24 zu, wobei unterstellt
wird, daß die Förderschnecke 22 mit konstanter Geschwindigkeit läuft. D. h., daß dessen
obere Begrenzung sich in Richtung auf die Ebene 61 bewegt. Sobald die obere Begrenzung
des Festbettes 24 in den Bereich des Temperaturfühlers 58 gelangt, zeigt dieser eine
Abnahme der Temperatur an, die über den Regler 66 zu einer Beeinflussung des Antriebes
68 des Schneckenförderers 22 im Sinne einer Erhöhung der Förderleistung benutzt wird.
Damit werden pro Zeiteinheit mehr feste Vergasungsrückstände aus dem Festbett 24 ausgetragen.
Wenn die erhöhte Förderleistung der nunmehr mit dem Brennstoff in den Reaktor eingeführten
Menge an nicht vergasbaren Materialien entspricht, wird die obere Begrenzung des Festbettes
24 etwa in Höhe des Temperaturfühlers 58 bleiben, bis sich die Menge an zugeführten
nicht vergasbaren Materialien wieder ändert. Falls die erhöhte Fördergeschwindigkeit
der Förderschnecke 22 dazu führt, daß mehr feste Vergasungsrückstände aus dem Festbett
abgezogen werden als pro Zeiteinheitan nicht vergasbaren Materialien mit dem Brennstoff
in den Reaktor eingeführt werden, sinkt die obere Begrenzung des Festbettes 24, bis
die untere Begrenzung des Wirbelbettes 14 den Temperaturfühler 59 erreicht. Die
dadurch im Bereich des Temperaturfühlers 59 bewirkte Temperaturerhöhung wird dann
wieder über den Regler 66benutzt, die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke 22
entsprechend zu reduzieren.
[0029] Wenn die durch das Ansteigen der oberen Begrenzung des Festbettes 24 bis zum Temperaturfühler
58 bewirkte Steigerung der Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke 22 nicht ausreicht,
um ein weiteres Ansteigen des Festbettes zu verhindern, wird dieses, wenn die Zufuhr
einer entsprechend größeren Menge an nicht vergasbaren Materialien anhält, nach einer
bestimmten Zeit den oberen Temperaturfühler 57 erreichen, der die durch das Ansteigen
des Festbettes in diesem Bereich bewirkte Verringerung der Temperatur feststellt und
über den Regler 66 eine nochmalige Erhöhung der Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke
22 bewirkt, so daß in jedem Fall ein Ansteigen des Festbettes 24 bis in den Bereich,
in den exothermes Vergasungsmittel, beispielsweise durch die Zuleitung 40, in den
Reaktor 10 eingeführt wird, vermieden wird.
[0030] Es bedarf keiner Erläuterung, daß Anzahl und Anordnung der Temperaturfühler in Abhängigkeit
von den jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere der gewünschten Regelgenauigkeit und
der Höhe des Schwankungsbereiches 62 gewählt werden können.
[0031] Insbesondere bei stärkerem Ansteigen des Festbettes 24, z. B. bei dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel bis in den Bereich oberhalb der Zuführung 36 für
Vergasungsmittel hinein, können auch Zustände eintreten, die zwischen denen eines
Wirbelbettes und denen eines Festbettes liegen. In jedem Fall wird, wenn das Festbett
24 die durch die Ebene 60 gekennzeichnete untere Grenze des Schwankungsbereiches 62
übersteigt,dieses eine gewisse Auflockerung durch das durch die Zuleitung 34 und ggf.
auch die Zuleitung 36 zugeführte Vergasungsmittel erfahren. Dies wird jedoch normalerweise
nicht zu einem fluidisierten Zustand führen, da, selbst im oberen Bereich des Festbettes
24, der Anteil an Partikeln, die zu schwer sind, als daß sie in einen fluidisierten
Zustand gebracht werden könnten, überwiegt. Immerhin besteht aber die Möglichkeit,
daß leichtere Partikel, die bereits ins Festbett sedimentiert waren, durch das die
Zuleitungen 34 und ggf. 36 zugeführte Vergasungsmittel wieder nach oben in das Wirbelbett
getragen werden, wodurch ebenfalls eine Herabsetzung der oberen Begrenzung des Wirbelbettes
24 erreicht wird. Derartige Zwischenzustände üben auf die angestrebte Regelung der
Festbetthöhe keine nachteiligen Einflüsse aus, da sie den durch die Regeleingriffe
verursachten Änderungen nicht entgegenwirken, normalerweise vielmehr in deren Sinn
wirken.
[0032] Anstelle der vorgesehenen Temperaturfühler 57 bis 59 könne auch Meßwertgeber vorgesehen
sein, die den Druck erfassen, der in diesem Bereoich des Reaktors 10 herrscht. Bei
der verwendung von Druckmeßgebern wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß sich
örtliche Druckunterschiede einstellen, die analog den vorbeschriebenen Temperaturunterschieden
sind.